Extracción de agua altamente eficiente mediante ultrasonidos de potencia

La extracción con agua de compuestos botánicos (por ejemplo, la extracción con agua fría o caliente, la extracción con agua a presión y la extracción con agua subcrítica) puede mejorarse eficazmente mediante la ultrasonicación. La extracción de agua asistida por ultrasonidos no sólo proporciona mayores rendimientos y reduce el tiempo de procesamiento, sino que también da lugar a un menor consumo de energía, condiciones de extracción más suaves y extractos de alta calidad en comparación con las técnicas de extracción convencionales. La extracción de agua por ultrasonidos se utiliza con éxito para la extracción de numerosos compuestos derivados de plantas, como alcaloides, flavonoides, glucósidos, compuestos fenólicos y polisacáridos.

Extracción de compuestos bioactivos con agua por ultrasonidos

Los extractores ultrasónicos como el UP400St (400W, 24kHz) intensifican la extracción botánica convencional con agua.El agua es el disolvente más polar, lo que la convierte en un gran disolvente para los compuestos polares. Debido a su naturaleza no tóxica y respetuosa con el medio ambiente, el agua sería el disolvente ideal para cualquier extracto botánico. Sin embargo, los componentes menos polares y no polares se disuelven poco o nada en el agua. Además, sin ninguna promoción de la transferencia de masa, el proceso de extracción en el agua sería increíblemente lento y, por tanto, antieconómico. Los ultrasonidos de alta intensidad y baja frecuencia son una técnica de extracción muy eficaz, que proporciona una intensa mezcla y transferencia de masa. Por lo tanto, es bien sabido que la extracción por ultrasonidos proporciona ventajas significativas sobre los métodos de extracción convencionales. Estas ventajas incluyen un mayor rendimiento, un procesamiento rápido, cambios rápidos de lotes, así como la extracción continua en línea, el uso de disolventes verdes, condiciones de extracción suaves, que preservan los compuestos del extracto, la seguridad en la operación, y la fácil escalabilidad a grandes rendimientos para la producción comercial. (cf. Zabot et al., 2021)

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Sistema industrial de extracción por ultrasonidos con 16kW para la fabricación continua en línea de extractos botánicos de alta calidad a partir del uso de agua como disolvente de extracción.

MultiSonoReactor con 4x 4kW para la producción a gran escala (en masa) de extractos botánicos utilizando agua como disolvente de extracción. El MultiSonoReactor también puede presurizarse y calentarse para obtener efectos de extracción sinérgicos.

Mejora de la extracción de agua caliente mediante ultrasonidos

Los parámetros que determinan la extracción de productos botánicos durante la extracción con agua son la temperatura, el tiempo, la presión y la superficie del material vegetal. Un extracto de agua caliente puede prepararse durante un tiempo relativamente corto debido a la alta temperatura del agua.
La solución: El rendimiento y la tasa de extracción pueden mejorar significativamente cuando se aplica la agitación ultrasónica. El agua caliente por sí sola sólo tiene una capacidad limitada para romper las estructuras celulares y las altas temperaturas suelen dañar o destruir los compuestos termolábiles, por lo que la calidad del extracto se resiente. Cuando la extracción por ultrasonidos se combina con la extracción con agua caliente, la temperatura puede reducirse drásticamente (por ejemplo, de 100°C a 50°C), lo que evita la degradación térmica de los ingredientes botánicos extraídos, aumenta el rendimiento total y ahorra energía. La cavitación ultrasónica es el principio en el que se basa el fenómeno de la extracción por ultrasonidos. La cavitación ultrasónica (o acústica) son fuerzas puramente mecánicas, que rompen las paredes celulares, liberan los compuestos objetivo y mejoran la transferencia de masa entre el interior de la célula y el agua (disolvente). Por lo tanto, la extracción de agua por ultrasonidos proporciona excelentes resultados de extracción.

Mejora de la extracción con agua fría mediante ultrasonidos

La extracción con agua fría (infusión con agua fría) es bastante más ineficiente, ya que se evita el uso de agua caliente. El agua fría o a temperatura ambiente no extrae muy bien los compuestos botánicos, ya que el agua fría penetra muy lentamente en el material vegetal y la transferencia de masa es casi insignificante. La ventaja de la extracción con agua fría radica en que se evita el aumento de la temperatura, lo que impide la degradación térmica de los compuestos sensibles al calor. Sin embargo, la escasa dinámica de extracción hace que la extracción convencional con agua fría sea impracticable para la producción comercial. Por ello, la infusión de agua fría se utiliza casi exclusivamente en la fase experimental debido a su lentitud e ineficacia.
La solución: Con la introducción de la ultrasonicación en la extracción con agua fría, la lentitud y la ineficacia del remojo con agua fría pueden superarse fácilmente. La extracción con agua fría intensificada por ultrasonidos permite mantener las temperaturas de extracción en frío, a la vez que acopla intensas fuerzas de cizallamiento en el medio sólido-líquido. Como resultado del mecanismo de extracción por ultrasonidos, las paredes celulares se abren y los compuestos botánicos se liberan rápidamente en el agua. La extracción e infusión en agua fría por ultrasonidos convierte la maceración en frío en un proceso altamente eficaz que proporciona altos rendimientos y extractos de alta calidad en un tiempo de extracción corto.

La ultrasonicación es un método de extracción rápido y suave para producir extracto de hongos de alta calidad utilizando agua como disolvente. En el vídeo, se utiliza el extractor por ultrasonidos UP400St para la extracción de setas medicinales.

Extracción de setas en agua fría con la UP400St con sonda de 22 mm

Extracción con agua a presión combinada con ultrasonidos

La extracción por ultrasonidos se caracteriza por la micromezcla, que a través de las vibraciones, promueve una mayor difusión del disolvente en la partícula y del interior de la partícula a la superficie, intensificando la transferencia de masa. Además, la ultrasonicación reduce el tamaño de las partículas del material celular, lo que conduce a mejorar los efectos de la extracción de líquidos a presión asistida por ultrasonidos. Las partículas más pequeñas, de aproximadamente 0,68 mm, muestran mayores rendimientos que las partículas más grandes (de aproximadamente 1,05 mm), ya que una mayor superficie permite aumentar significativamente la transferencia de masa y, por tanto, mejorar los rendimientos de extracción. (cf. Zabot et al., 2021)

Extractor industrial de ultrasonidos tipo sonda para el aislamiento botánico en agua.

Extracción de material vegetal en agua intensificada por ultrasonidos: ultrasonidos UIP1000hdT en un vaso de precipitados grande que contiene un lodo vegetal. Aquí se utiliza agua como disolvente, pero la extracción por ultrasonidos es compatible con cualquier tipo de disolvente.

Ventajas de extracción por ultrasonidos

  • Rendimiento superior
  • Extracción a alta velocidad
  • extractos de alta calidad
  • Procedimiento suave y no térmico
  • disolventes verdes
  • económico
  • operación fácil y segura
  • Bajos costos de inversión y operación
  • Funcionamiento las 24 horas del día, los 7 días de la semana, bajo carga pesada
  • Método ecológico y ecológico

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Eficaz extracción de agua fría a presión con ultrasonidos

Equipo industrial de ultrasonidos para la extracción de fitoquímicos utilizando agua como disolvente: Sonda ultrasónica con reactor de célula de flujo presurizable para la producción de extractos en línea.Bajo alta presión, se facilita la penetración del agua fría en los tejidos vegetales y se disuelven los fitoquímicos hidrosolubles sin causar descomposición térmica. El método de extracción con agua fría a alta presión puede combinarse con ultrasonidos para mejorar el aislamiento de ingredientes botánicos polares y no polares. El agua, como disolvente no tóxico, barato y respetuoso con el medio ambiente, es una alternativa atractiva a los disolventes orgánicos, especialmente cuando se trata de la producción de alimentos, productos terapéuticos y suplementos dietéticos de origen vegetal.
Para una extracción con agua fría presurizada e intensificada por ultrasonidos, se integra una sonda ultrasónica (sonotrodo) en el tanque de extracción o en la celda de flujo. El tanque o la celda de flujo se presurizan normalmente con presiones de entre 5 y 100 barg, dependiendo de los compuestos de extracción a los que se dirige. Hielscher Ultrasonics suministra incluso reactores industriales de ultrasonidos y celdas de flujo personalizados, que pueden presurizarse hasta 300 barg, lo que permite establecer la presión óptima de su proceso de extracción.

Mejora de la extracción con agua supercrítica mediante la sonicación

La extracción de agua subcrítica mejorada por ultrasonidos es otra técnica sinérgica, en la que los ultrasonidos de potencia mejoran la transferencia de masa entre el sólido y el líquido. Extracción de agua subcrítica (SWE) – también conocido como extracción de agua caliente a presión o extracción de agua sobrecalentada – es una técnica menos utilizada para la extracción de compuestos botánicos de menor polaridad. En la extracción con agua subcrítica se utiliza como disolvente agua en estado supercrítico.
¿Qué es el agua subcrítica y por qué el agua subcrítica es un buen disolvente para la extracción de compuestos vegetales menos polares? "El agua posee muchas propiedades termodinámicas muy influidas por la temperatura y la presión. Dependiendo de las condiciones, se puede modificar su estado físico (sólido, líquido o gaseoso), su comportamiento térmico, su densidad o su viscosidad. Al aumentar la temperatura y la presión por encima de un punto conocido como punto crítico (definido a 221 bar y 374 °C), el agua puede alcanzar el estado supercrítico. En condiciones subcríticas, correspondientes a temperaturas entre 100 °C y la temperatura crítica (374 °C) y a presiones entre 1 bar y la presión crítica (221 bar) para evitar la vaporización, la polaridad del agua disminuye; hace que el agua sea un mejor disolvente para la extracción de diversos compuestos orgánicos bioactivos." (Li y Chemat, 2019)
Cuando se combinan los ultrasonidos con la extracción con agua subcrítica, se puede mejorar la eficacia de la extracción aumentando el rendimiento del extracto y reduciendo el tiempo de extracción. Para obtener resultados óptimos, la presión en el reactor cerrado presurizado por lotes o en el reactor de célula de flujo debe alcanzar al menos el doble de la presión de vapor del agua. (Al final de esta página encontrarás una tabla con la presión de vapor del agua.)
Huang et al. (2010) investigaron los efectos de extracción de ultrasonidos de baja frecuencia y alta potencia en combinación con la extracción de agua subcrítica. Para ello, se acopló una sonda ultrasónica en la caldera del dispositivo de extracción con agua subcrítica para extraer el aceite volátil de Lithospermum erythrorhizon. Los resultados mostraron que el efecto de mejora asistido por ultrasonidos de 20 KHz era mejor que el de 36 KHz y aumentaba con la potencia de salida (de 0 a 250 W). El rendimiento de la extracción de agua subcrítica aumentó del 1,87% al 2,39% mediante la oscilación ultrasónica (250 W, 20 KHz) a una temperatura de 160°C y una presión de 5 MPa durante un procedimiento de extracción de 25 minutos. La ultrasonicación pudo mejorar no sólo el rendimiento de la extracción, sino también la tasa de extracción, ahorrando así tiempo.
La extracción de agua subcrítica asistida por ultrasonidos puede realizarse a presiones más bajas (por ejemplo, 5barg) que la extracción de agua subcrítica convencional (por ejemplo, 10MPa), lo que ahorra costes de energía y hace que el procedimiento de extracción sea más seguro.

Extractor ultrasónico de alto rendimiento para el aislamiento de fitoquímicos en modo batch.

La extracción por ultrasonidos de fitoquímicos de las plantas se puede realizar por lotes o en continuo. La imagen muestra el potente ultrasonido de 1000 vatios UIP1000hdT durante la extracción por lotes de productos botánicos.

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Las ventajas de la extracción botánica por ultrasonidos

Tanto la investigación científica como la aplicación industrial demuestran que la extracción asistida por ultrasonidos es una técnica fiable y fácil de manejar, que no requiere conocimientos técnicos ni formación intensiva. La eficacia de la extracción es muy alta, los rendimientos son elevados, los costes operativos son bajos y los costes de inversión son reducidos (especialmente si se comparan con los de otras técnicas, como la extracción de CO2 ) y el bajo coste energético son las principales ventajas de los extractores ultrasónicos de tipo sonda.
Otras ventajas que convierten a la tecnología de extracción por ultrasonidos en el método preferido son la alta calidad de los extractos gracias a las bajas temperaturas de extracción, la fiabilidad de los resultados (repetibilidad/reproducibilidad), la escalabilidad completamente lineal a cualquier nivel de producción y el bajo mantenimiento.
"Otras ventajas relacionadas con el uso de la extracción por sonda ultrasónica son la facilidad de manipulación del extracto, la rapidez de ejecución, la ausencia de residuos, el alto rendimiento, el respeto al medio ambiente, la mejora de la calidad y la prevención de la degradación del extracto."
(cf. Chemat y Khan, 2011)

Extracción y purificación por ultrasonidos de fitoquímicos de plantas: La imagen muestra el ultrasonido tipo sonda UP400St, un filtro de vacío Büchi y un rotor-evaporador para la extracción de curcumina.

Configuración de la extracción para el aislamiento botánico: ultrasonidos con sonda UP400StFiltro de vacío Büchi y rotor-vaporizador para la extracción de fitoquímicos.

Ultrasonidos de alto rendimiento para la extracción de agua

Extractor ultrasónico tipo sonda para la liberación eficiente de fitoquímicos y botánicos de las plantas.Los extractores de Hielscher Ultrasonics están bien establecidos en el campo de la extracción botánica, independientemente del disolvente que se utilice. Productores de extractos – tanto los pequeños y exclusivos fabricantes de extractos como los grandes productores en masa – encuentran en la amplia cartera de equipos de Hielscher el equipo de extracción por ultrasonidos ideal para sus necesidades de producción. Los equipos de proceso en línea, tanto por lotes como continuos, están disponibles y pueden ser enviados de inmediato. Adecuada para trabajar con cualquier disolvente, la extracción por ultrasonidos puede aplicarse de forma flexible para cualquier extracción de material vegetal. El uso de agua como disolvente permite producir extractos con certificación orgánica sin necesidad de utilizar el carísimo etanol "orgánico". (Por supuesto, el material vegetal debe ser cultivado orgánicamente para producir un extracto acuoso orgánico).

Extracción de alta eficacia con los ultrasonidos de Hielscher

Los extractores ultrasónicos de Hielscher interrumpen eficazmente las células vegetales, aumentan la superficie del material vegetal para la penetración del disolvente y la transferencia de masa para la liberación de fitoquímicos (metabolitos secundarios). Diseñados pensando en la facilidad de uso, los extractores de Hielscher se instalan rápidamente y se pueden manejar de forma segura e intuitiva.

Cumpliendo con los más altos estándares de calidad – Diseñado & Fabricado en Alemania

El sofisticado hardware y el software inteligente de los ultrasonidos de Hielscher están diseñados para garantizar resultados fiables de extracción por ultrasonidos de su materia prima botánica con resultados reproducibles y un funcionamiento seguro y fácil de usar. La robustez, la fiabilidad, el funcionamiento 24 horas al día, 7 días a la semana, a plena carga y el manejo sencillo desde el punto de vista del trabajador son otros factores de calidad que hacen que los ultrasonidos de Hielscher sean favorables.
Los extractores ultrasónicos de Hielscher se utilizan en todo el mundo para la extracción de fitoquímicos de alta calidad. Los extractores ultrasónicos de Hielscher, de probada eficacia en la obtención de compuestos botánicos de alta calidad, no sólo son utilizados por pequeños artesanos de extractos especiales y de boutique, sino sobre todo en la producción industrial de extractos, suplementos nutricionales y terapéuticos de amplia disponibilidad comercial. Gracias a su hardware robusto y a su software inteligente, los procesadores por ultrasonidos de Hielscher se pueden manejar y supervisar fácilmente.

Protocolling automático de datos

Los ultrasonidos de Hielscher pueden controlarse a distancia a través de un navegador. Los parámetros de sonicación se pueden supervisar y ajustar con precisión a los requisitos del proceso.Para cumplir las normas de producción de alimentos, suplementos nutricionales y productos terapéuticos, los procesos de producción deben ser controlados y registrados en detalle. Los dispositivos ultrasónicos digitales de Hielscher Ultrasonics cuentan con un protocolling de datos automático. Gracias a esta función inteligente, todos los parámetros importantes del proceso, como la energía ultrasónica (energía total y neta), la temperatura, la presión y el tiempo, se almacenan automáticamente en una tarjeta SD integrada en cuanto se enciende el dispositivo. La supervisión del proceso y el registro de datos son importantes para la estandarización continua del proceso y la calidad del producto. Al acceder a los datos del proceso registrados automáticamente, puede revisar las ejecuciones de sonicación anteriores y evaluar el resultado.
Otra función de fácil manejo es el control remoto por navegador de nuestros sistemas digitales de ultrasonidos. A través del control remoto del navegador puede iniciar, detener, ajustar y supervisar su procesador de ultrasonidos a distancia desde cualquier lugar.
¿Quiere saber más sobre las ventajas de la extracción de agua por ultrasonidos de materiales vegetales? Póngase en contacto con nosotros para hablar de su proceso de fabricación de extractos botánicos. Nuestro experimentado personal estará encantado de compartir más información sobre la extracción por ultrasonidos, nuestros sistemas de ultrasonidos y los precios.

En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
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
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

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Por favor, utilice el siguiente formulario para solicitar información adicional sobre los procesadores ultrasónicos, aplicaciones y precio. Estaremos encantados de discutir su proceso con usted y ofrecerle un sistema de ultrasonidos que cumpla con sus requisitos!









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Los homogeneizadores de alto cizallamiento por ultrasonidos se utilizan en el laboratorio, en la mesa de trabajo, en los procesos piloto y en la industria.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para aplicaciones de mezcla, dispersión, emulsificación y extracción a escala de laboratorio, piloto e industrial.

Información técnica sobre la extracción de agua por ultrasonidos

Los métodos de extracción convencionales, como la maceración, la infusión, la percolación, la decocción, la extracción por reflujo, la destilación por vapor, la sublimación y el prensado, se utilizan habitualmente en la extracción de compuestos medicinales de las plantas. Las desventajas de estos métodos incluyen un proceso que requiere mucho tiempo, poca pureza y baja eficiencia.

Parámetros del proceso que influyen en la extracción por ultrasonidos

La extracción asistida por ultrasonidos es conocida por sus características y ventajas únicas, que hacen de la sonicación la técnica de extracción superior en comparación con los métodos convencionales de extracción de compuestos botánicos. Una de las principales ventajas de la extracción asistida por ultrasonidos reside en la adaptabilidad precisa de los factores de procesamiento ultrasónico (como la amplitud, el tiempo, la temperatura y la presión), que permite ajustar el proceso ultrasónico de forma óptima al compuesto objetivo. Cada material vegetal tiene unos parámetros de extracción ideales, bajo los cuales se consigue el mejor rendimiento, calidad y tasa de extracción. El proceso de extracción por ultrasonidos permite adaptar perfectamente estas condiciones óptimas de extracción.

amplitud ultrasónica

La amplitud es el desplazamiento vibratorio de la sonda ultrasónica (sonotrodo). Cuanto mayor sea la amplitud, más intensa será la vibración y la cavitación en el líquido sonicado. Hielscher Ultrasonics está especializada en ultrasonidos de sonda de alto rendimiento, que pueden suministrar amplitudes ajustables con precisión. Las sondas personalizadas, que pueden suministrar hasta 200µm en funcionamiento continuo las 24 horas del día, están disponibles en el mercado. Para amplitudes aún mayores, también se pueden fabricar fácilmente sonotrodos ultrasónicos personalizados.
La amplitud es una – si no es el único más – parámetro importante para una extracción eficaz de las plantas. Las altas amplitudes crean las fuerzas necesarias para romper las paredes celulares y liberar el material intracelular. De este modo, la ultrasonicación de alto rendimiento resulta muy eficaz en la extracción botánica.

Tiempo / Duración del tratamiento con ultrasonidos

La extracción asistida por ultrasonidos suele ser mucho más breve que los métodos tradicionales, ya que la sonicación libera los compuestos botánicos a velocidades de extracción significativamente mayores. La ultrasonicación permite procedimientos de extracción más cortos, lo que preserva los compuestos extraídos contra el exceso de procesamiento. Un procesamiento más corto gracias a los ultrasonidos significa un mayor rendimiento y una mayor calidad del extracto.

Tratamiento de ultrasonidos pulsados

La pulsación ultrasónica es un modo de tratamiento en el que el tratamiento con ultrasonidos se interrumpe mediante ciclos de pausa definidos (por ejemplo, ciclo de trabajo del 50%: 30 seg. ON, 30 seg. OFF; 100% duty cyle: sonicación continua sin pausas) El ciclo de trabajo de los ultrasonidos (también conocido como modo de pulso o ciclos de pulsación ultrasónica) se refiere al porcentaje de tiempo durante el cual los ultrasonidos se acoplan al medio (duración del pulso) durante un periodo de pulso. Por ejemplo, un modo de ciclo del 50% sería 30 seg. ON, 30 seg. OFF. Durante el ciclo de pausa de un ciclo de trabajo, el líquido sonicado vuelve durante un tiempo definido (por ejemplo, 30 seg.) a un estado no perturbado, que es bueno para la disipación del calor con el fin de mantener una temperatura de procesamiento objetivo. El ciclo de trabajo de la sonicación es menos importante para la eficiencia de la extracción, pero se utiliza para mantener una determinada temperatura de proceso.

Presión hidrostática

La presión es otro parámetro muy importante para los procesos ultrasónicos. La aplicación de presión hidrostática al medio sonicado afecta a la intensidad de la cavitación. En condiciones de presión elevada, la intensidad de la cavitación ultrasónica (acústica) aumenta. Hielscher Ultrasonics ofrece varios tipos de reactores por lotes de ultrasonidos y celdas de flujo, que pueden presurizarse para intensificar los resultados de la sonicación.

Temperatura de extracción

Extractor ultrasónico UP400ST con sensor de temperatura.Como cualquier tratamiento mecánico, la ultrasonicación provoca un aumento de la temperatura, lo que se ajusta a la 2ª ley de la termodinámica. Sin embargo, la ultrasonicación es una técnica de tratamiento no térmica, ya que los tratamientos asistidos por ultrasonidos se basan en fuerzas puramente mecánicas (también llamadas fuerzas sonomecánicas). La temperatura de extracción durante la extracción por ultrasonidos puede controlarse eficazmente y mantenerse dentro de un determinado rango de temperatura seleccionado. Todos los procesadores digitales de ultrasonidos de Hielscher están equipados con un sensor de temperatura enchufable y un software inteligente, en el que se puede establecer un determinado rango de temperatura para el proceso. Cuando se supera este rango de temperatura, el ultrasonido se detiene hasta que la temperatura vuelve a estar en el rango seleccionado y continúa entonces automáticamente el procedimiento de sonicación. Esta función inteligente de los ultrasonidos de Hielscher permite controlar con precisión el proceso de sonicación y obtener resultados ideales.
Dado que la temperatura de extracción puede ser diferente según los compuestos botánicos y la planta, la temperatura es un factor importante que no debe descuidarse durante la optimización del proceso ultrasónico. Por ejemplo, se comprobó que 80°C es ideal para lograr el máximo rendimiento de los flavonoides de Sophora flavescens, mientras que los mejores resultados se obtuvieron a 50°C para la extracción de arabinoxilano del salvado de trigo.

Utilice cualquier disolvente para la extracción por ultrasonidos

Los distintos compuestos botánicos tienen polaridades diferentes, lo que afecta a su solubilidad en diversos disolventes. Por ejemplo, las saponinas y los polisacáridos son más polares y muestran por tanto una buena solubilidad en el agua, ya que ésta es altamente polar. En cambio, los compuestos fenólicos, como las antocianinas y el ácido clorogénico, son bastante impolares y se disuelven mejor en un disolvente menos polar, como el etanol. Por lo tanto, la elección del disolvente debe hacerse en función de la solubilidad de los compuestos objetivo para obtener una alta eficiencia de extracción. Por ejemplo, el agua es un buen disolvente para la extracción de compuestos polares, como la psilocibina de las setas, así como de oligosacáridos, glucósidos y flavonoides; mientras que una mezcla de etanol y agua con una concentración de etanol del 60% (v/v) es adecuada para la extracción asistida por ultrasonidos de, por ejemplo, compuestos de apigenina, baicalina y luteolina.
Lea más sobre los disolventes, la polaridad de los disolventes y los disolventes más adecuados para la extracción por ultrasonidos.

Agua como disolvente de extracción

El agua es el disolvente más polar y es adecuado para la extracción de una amplia gama de compuestos polares. Entre sus principales ventajas se encuentra la capacidad de disolver una amplia gama de sustancias. Además, es barato, no tóxico, seguro y no inflamable. Entre sus desventajas se encuentra la fuerte selectividad para los compuestos polares debido a su alta polaridad. Debido a su elevado punto de ebullición de 100°C, la concentración del extracto (por ejemplo, mediante destilación o rotor-evaporación) requiere una gran cantidad de energía. Además, el agua es propensa al crecimiento de bacterias y moho.

frecuencia de ultrasonidos

La frecuencia ultrasónica de unos 20kHz se ha establecido como la más potente y eficaz para la extracción botánica. repercute en la eficacia de la extracción asistida por ultrasonidos en la extracción de compuestos medicinales de las plantas. En general, la baja frecuencia ultrasónica (es decir, a unos 20kHz) genera una cavitación más intensa (efectos sonomecánicos), lo que se traduce en una mayor eficacia del procedimiento de extracción.

El material vegetal

Los materiales vegetales pueden variar mucho en cuanto a la estructura y rigidez de sus células. Dependiendo de la composición de la pared celular, que puede contener celulosa, hemicelulosas, lignina, polisacáridos pécticos, proteínas, compuestos fenólicos y no celulósicos, y agua, las paredes celulares pueden ser resistentes o blandas. Los distintos tipos y partes de plantas contienen diferentes tipos y cantidades de estos componentes de la pared celular. Por ello, cada tipo de planta requiere unos parámetros de procesamiento específicos para obtener unos resultados de extracción óptimos.
Dado que la intensidad puede ajustarse con precisión, los extractores ultrasónicos de Hielscher pueden romper de forma fiable las paredes celulares blandas y duras. Las paredes celulares blandas pueden necesitar un ultrasonido menos intenso, mientras que las estructuras celulares robustas se benefician de un tratamiento más intenso.
La materia prima para la extracción botánica puede ser recién cosechada (húmeda) o seca. La extracción por ultrasonidos es adecuada tanto para las plantas frescas/húmedas como para las secas. El tamaño de las partículas de los sólidos vegetales es otro factor importante: Un área de superficie elevada (es decir, un tamaño de partícula pequeño) es beneficiosa, ya que proporciona una gran área de contacto para las fuerzas de cizallamiento de la cavitación ultrasónica, lo que resulta en una mayor eficiencia. Por lo tanto, el material vegetal se macera o se tritura en trozos pequeños (aproximadamente 3-5 mm).

¿Por qué la extracción ultrasónica es el mejor método?

eficiencia

  • mayor rendimiento
  • Proceso de extracción rápida – en cuestión de minutos
  • extractos de alta calidad – extracción suave, no térmica
  • Disolventes verdes (agua, etanol, glicerina, aceites vegetales, NADES, etc.)

Simplicidad

  • Plug-and-play - Configuración y funcionamiento en cuestión de minutos
  • Alto rendimiento - Para la producción de extractos a gran escala
  • Funcionamiento en línea continuo o por lotes
  • Instalación y puesta en marcha sencillas
  • Portátil / Móvil - Unidades portátiles o construidas sobre ruedas
  • Escalado lineal: añada otro sistema ultrasónico en paralelo para aumentar la capacidad.
  • Monitoreo y control remoto - a través de PC, teléfono inteligente o tableta
  • No requiere supervisión del proceso - Puesta en marcha y funcionamiento
  • Alto rendimiento - diseñado para una producción continua 24 horas al día, 7 días a la semana
  • Robustez y bajo mantenimiento
  • alta calidad – diseñado y construido en Alemania
  • Carga y descarga rápida entre lotes
  • Fácil de limpiar

seguridad

  • Funcionamiento sencillo y seguro
  • Extracción sin disolventes o a base de disolventes (agua, etanol, aceites vegetales, glicerina, etc.)
  • Sin altas presiones y temperaturas
  • Sistemas a prueba de explosiones con certificación ATEX disponibles
  • Fácil de controlar (también por control remoto)


Literatura / Referencias

Tabla: Presión de vapor del agua

temperatura
en °C
Presión de vapor
en mmHg (Torr)
Presión de vapor
en Hectopascal hPa
-80 0,00041 0,00055
-75 0,000915 0,00122
-70 0,00196 0,00261
-65 0,00405 0,0054
-60 0,008101 0,0108
-55 0,0157 0,02093
-50 0,02952 0,03936
-45 0,05402 0,07202
-40 0,09631 0,1284
-39,5 0,1019 0,1359
-39 0,1078 0,1437
-38,5 0,114 0,1520
-38 0,1206 0,1607
-37,5 0,1274 0,1699
-37 0,1347 0,1796
-36,5 0,1423 0,1897
-36 0,1503 0,2004
-35,5 0,1587 0,2116
-35 0,1676 0,2235
-34,5 0,1769 0,2359
-34 0,1867 0,2490
-33,5 0,197 0,2627
-33 0,2078 0,2771
-32,5 0,2192 0,2923
-32 0,2311 0,3082
-31,5 0,2437 0,3249
-31 0,2568 0,3424
-30,5 0,2706 0,3608
-30 0,2851 0,3801
-29,5 0,3003 0,4004
-29 0,3162 0,4216
-28,5 0,333 0,4439
-28 0,3505 0,4673
-27,5 0,3688 0,4918
-27 0,3881 0,5174
-26,5 0,4083 0,5443
-26 0,4294 0,5725
-25,5 0,4515 0,6020
-25 0,4747 0,6329
-24,5 0,4989 0,6652
-24 0,5243 0,6991
-23,5 0,5509 0,7345
-23 0,5787 0,7716
-22,5 0,6078 0,8104
-22 0,6383 0,851
-21,5 0,6701 0,8934
-21 0,7034 0,9377
-20,5 0,7381 0,9841
-20 0,77451 1,0326
-19,5 0,81251 1,0833
-19 0,85222 1,1362
-18,5 0,89368 1,1915
-18 0,93698 1,2492
-17,5 0,98222 1,3095
-17 1,0295 1,3725
-16,5 1,0787 1,4382
-16 1,1302 1,5068
-15,5 1,1839 1,5783
-15 1,2399 1,653
-14,5 1,2983 1,7309
-14 1,3593 1,8122
-13,5 1,4228 1,8969
-13 1,489 1,9852
-12,5 1,5581 2,0773
-12 1,6300 2,1732
-11,5 1,705 2,2732
-11 1,7832 2,3774
-10,5 1,8646 2,4859
-10 1,9494 2,5990
-9,5 2,0377 2,7168
-9 2,1297 2,8394
-8,5 2,2254 2,9670
-8 2,325 3,0998
-7,5 2,4287 3,2380
-7 2,5366 3,3819
-6,5 2,6489 3,5316
-6 2,7657 3,6873
-5,5 2,8872 3,8492
-5 3,0134 4,0176
-4,5 3,1448 4,1927
-4 3,2813 4,3747
-3,5 3,4232 4,5639
-3 3,5707 4,7606
-2,5 3,724 4,9649
-2 3,8832 5,1772
-1,5 4,0486 5,3977
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-0,5 4,3987 5,8645
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100 760,00 1013,3
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175 6694,08 8924,71
200 11659,16 15544,27
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300 64432,8 85903,3
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350 124001,6 165321,9
360 139893,2 186508,9
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366 150320,4 200410,7
367 152129,2 202822,3
368 153960,8 205264,2
369 155815,2 207736,5
370 157692,4 210239,2
371 159584,8 212762,2
372 161507,6 215325,8
373 163468,4 217939,9
373,946 165452,0 220584,5

Ultrasonidos de alto rendimiento La gama de productos de Hielscher cubre todo el espectro, desde el ultrasonido compacto de laboratorio, pasando por las unidades de sobremesa, hasta los sistemas de ultrasonidos totalmente industriales.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.