Hielscher Ultrasonics
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Extracción con agua de alta eficiencia mediante ultrasonidos de potencia

La extracción de compuestos vegetales con agua (p. ej., extracción con agua fría o caliente, extracción con agua presurizada y extracción con agua subcrítica) puede mejorarse eficazmente mediante ultrasonicación. La extracción con agua asistida por ultrasonidos no solo proporciona mayores rendimientos y reduce el tiempo de procesamiento, sino que también permite un menor consumo energético, condiciones de extracción más suaves y extractos de alta calidad en comparación con las técnicas de extracción convencionales. La extracción ultrasónica con agua se utiliza con éxito para extraer numerosos compuestos de origen vegetal, incluidos alcaloides, flavonoides, glucósidos, compuestos fenólicos y polisacáridos.

Extracción ultrasónica de compuestos bioactivos con agua

Los extractores ultrasónicos como el UP400St (400 W, 24 kHz) intensifican la extracción convencional de compuestos vegetales con agua.El agua es el disolvente más polar, lo que la convierte en un excelente disolvente para los compuestos polares. Por su carácter no tóxico y respetuoso con el medio ambiente, el agua sería el disolvente ideal para cualquier extracto vegetal. Sin embargo, los componentes menos polares y apolares se disuelven poco o nada en agua. Además, sin favorecer la transferencia de masa, el proceso de extracción con agua sería extremadamente lento y, por tanto, poco rentable. Los ultrasonidos de alta intensidad y baja frecuencia constituyen una técnica de extracción muy eficiente que proporciona una mezcla intensa y una elevada transferencia de masa. Por ello, la extracción ultrasónica es ampliamente conocida por ofrecer ventajas significativas frente a los métodos de extracción convencionales. Estas ventajas incluyen mayores rendimientos, un procesamiento rápido, ciclos de procesamiento de lotes rápidos y extracción continua en línea, el uso de disolventes ecológicos, condiciones de extracción suaves que preservan los compuestos del extracto, seguridad de funcionamiento y facilidad de escalado a grandes capacidades de procesamiento para la producción comercial. (cf. Zabot et al., 2021)

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Sistema industrial de extracción ultrasónica de 16 kW para la fabricación continua en línea de extractos vegetales de alta calidad utilizando agua como disolvente de extracción.

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

 

Extracción ultrasónica de compuestos vegetales – Cómo utilizar sonicadores para extraer compuestos vegetalesEn esta presentación le introducimos en la fabricación de extractos vegetales. Explicamos los retos de producir extractos vegetales de alta calidad y cómo un sonicador puede ayudarle a superarlos. Esta presentación le mostrará cómo funciona la extracción ultrasónica. Conocerá los beneficios que puede esperar del uso de un sonicador para la extracción y cómo integrar un extractor ultrasónico en su producción de extractos.
En esta presentación le introducimos en la fabricación de extractos vegetales. Explicamos los retos de producir extractos vegetales de alta calidad y cómo un sonicador puede ayudarle a superarlos. Esta presentación le mostrará cómo funciona la extracción ultrasónica. Conocerá los beneficios que puede esperar del uso de un sonicador para la extracción y cómo integrar un extractor ultrasónico en su producción de extractos.

 

Extracción con agua caliente mejorada mediante ultrasonicación

Los parámetros que determinan la extracción de compuestos vegetales con agua son la temperatura, el tiempo, la presión y la superficie del material vegetal. Un extracto con agua caliente puede prepararse en un tiempo relativamente corto debido a la elevada temperatura del agua.
La solución: El rendimiento y la velocidad de extracción pueden aumentar significativamente mediante la agitación ultrasónica. El agua caliente por sí sola tiene una capacidad limitada para romper las estructuras celulares, y las temperaturas elevadas suelen dañar o destruir los compuestos termolábiles, lo que perjudica la calidad del extracto. Cuando la extracción ultrasónica se combina con la extracción con agua caliente, la temperatura puede reducirse drásticamente (p. ej., de 100 °C a 50 °C), lo que evita la degradación térmica de los ingredientes vegetales extraídos, aumenta el rendimiento total y ahorra energía. La cavitación ultrasónica es el principio en el que se basa el fenómeno de la extracción ultrasónica. La cavitación ultrasónica (o acústica) genera fuerzas puramente mecánicas que rompen las paredes celulares, liberan los compuestos de interés y mejoran la transferencia de masa entre el interior celular y el agua (disolvente). Así, la extracción ultrasónica con agua proporciona excelentes resultados de extracción.

Extracción con agua fría mejorada mediante ultrasonicación

La extracción con agua fría (infusión en agua fría) es considerablemente menos eficiente, ya que se evita el uso de agua caliente. El agua fría o a temperatura ambiente no extrae muy bien los compuestos vegetales, puesto 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 evitar cualquier aumento de temperatura, lo que impide la degradación térmica de los compuestos termosensibles. Sin embargo, la dinámica de extracción tan deficiente hace que la extracción convencional con agua fría resulte inviable para la producción comercial. Por ello, la infusión en agua fría se utiliza casi exclusivamente en la fase experimental debido a su lentitud e ineficiencia.
La solución: La incorporación de la ultrasonicación a la extracción con agua fría permite superar fácilmente la lentitud e ineficiencia del remojo en agua fría. La extracción con agua fría intensificada por ultrasonidos permite mantener bajas temperaturas de extracción mientras se transmiten intensas fuerzas de cizallamiento al medio sólido-líquido. Como resultado del mecanismo de extracción ultrasónica, las paredes celulares se abren y los compuestos vegetales se liberan rápidamente en el agua. La extracción y la infusión ultrasónicas con agua fría convierten el remojo en frío en un proceso muy eficaz que proporciona altos rendimientos y extractos de alta calidad en un tiempo de extracción corto.

Extracción de hongos en agua fría con UP400St y sonda de 22mmLa sonicación es un método de extracción rápido y suave para producir extractos de hongos de alta calidad utilizando agua como disolvente. En el vídeo se utiliza el extractor ultrasónico UP400St para extraer compuestos de hongos medicinales.
La sonicación es un método de extracción rápido y suave para producir extractos de hongos de alta calidad utilizando agua como disolvente. En el vídeo se utiliza el extractor ultrasónico UP400St para extraer compuestos de hongos medicinales.

Extracción con agua presurizada combinada con ultrasonicación

La extracción ultrasónica se caracteriza por una micromezcla que, mediante vibraciones, favorece una mayor difusión del disolvente hacia el interior de la partícula y desde el interior de esta hacia la superficie, intensificando la transferencia de masa. Además, la ultrasonicación reduce el tamaño de las partículas del material celular, lo que mejora los efectos de la extracción con líquidos presurizados asistida por ultrasonidos. Las partículas más pequeñas, de aprox. 0,68 mm, proporcionan mayores rendimientos que las partículas más grandes (aprox. 1,05 mm), ya que una mayor superficie permite aumentar significativamente la transferencia de masa y, con ello, mejorar los rendimientos de extracción. (cf. Zabot et al., 2021)

Extractor ultrasónico industrial de tipo sonda para el aislamiento de compuestos vegetales con agua.

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

Ventajas de la extracción ultrasónica

  • Rendimiento superior
  • Extracción de alta velocidad
  • Extractos de alta calidad
  • Procedimiento suave y no térmico
  • Disolventes ecológicos
  • Rentable
  • Funcionamiento sencillo y seguro
  • Bajos costes de inversión y funcionamiento
  • Funcionamiento 24/7 en condiciones exigentes
  • Método ecológico y respetuoso con el medio ambiente

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Extracción eficaz con agua fría presurizada mediante ultrasonidos de potencia

Equipo ultrasónico industrial para la extracción de fitoquímicos utilizando agua como disolvente: sonda ultrasónica con reactor de celda de flujo presurizable para la producción de extractos en línea.A alta presión, se facilita la penetración del agua fría en los tejidos vegetales y los fitoquímicos hidrosolubles se disuelven sin provocar descomposición térmica. El método de extracción con agua fría a alta presión puede combinarse con ultrasonidos para mejorar el aislamiento de ingredientes vegetales polares y apolares. El agua, como disolvente no tóxico, económico y respetuoso con el medio ambiente, es una alternativa atractiva a los disolventes orgánicos, especialmente para la producción de alimentos, productos terapéuticos y complementos alimenticios de origen vegetal.
Para la extracción con agua fría presurizada 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 suelen presurizarse a presiones de entre 5 y 100 barg, según los compuestos que se desee extraer. Hielscher Ultrasonics también suministra reactores ultrasónicos industriales y celdas de flujo personalizados que pueden presurizarse hasta 300barg, lo que permite establecer la presión óptima para su proceso de extracción.
 

Extracción ultrasónica de compuestos vegetales – Lote de 30 litros / 8 galonesLa extracción ultrasónica de compuestos vegetales proporciona mayores rendimientos. El homogeneizador Hielscher UIP2000hdT, de 2000 vatios, tiene potencia suficiente para realizar fácilmente la extracción en lotes de 10 litros a 120 litros.
La extracción ultrasónica de compuestos vegetales proporciona mayores rendimientos. El homogeneizador Hielscher UIP2000hdT, de 2000 vatios, tiene potencia suficiente para realizar fácilmente la extracción en lotes de 10 litros a 120 litros.

 

Extracción con agua supercrítica mejorada mediante sonicación

La extracción con 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. La extracción con agua subcrítica (SWE) –también conocida como extracción con agua caliente presurizada o extracción con agua sobrecalentada– es una técnica menos utilizada para extraer compuestos vegetales de menor polaridad. En la extracción con agua subcrítica se utiliza agua en estado supercrítico como disolvente.
¿Qué es el agua subcrítica y por qué es un buen disolvente para extraer compuestos vegetales menos polares? «El agua posee muchas propiedades termodinámicas en las que la temperatura y la presión influyen considerablemente. Según las condiciones, pueden modificarse 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 en 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; esto convierte al agua en un mejor disolvente para extraer diversos compuestos bioactivos orgánicos». (Li and Chemat, 2019)
Cuando los ultrasonidos se combinan con la extracción con agua subcrítica, la eficiencia de extracción puede mejorarse aumentando el rendimiento del extracto y reduciendo el tiempo de extracción. Para obtener resultados óptimos, la presión en el reactor cerrado y presurizado por lotes o en el reactor de celda de flujo debe alcanzar al menos el doble de la presión de vapor del agua. (Puede encontrar una tabla de la presión de vapor del agua al final de esta página.)
Huang et al. (2010) investigaron los efectos de extracción de los ultrasonidos de baja frecuencia y alta potencia en combinación con la extracción con agua subcrítica. Para ello, se acopla una sonda ultrasónica al recipiente del equipo de extracción con agua subcrítica para extraer aceite volátil de Lithospermum erythrorhizon. Los resultados mostraron que el efecto de mejora asistido por ultrasonidos de 20 KHz era superior al de 36 KHz y aumentaba con la potencia de salida (de 0 a 250 W). El rendimiento de la extracción con agua subcrítica aumentó de 1,87% a 2,39% mediante 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 permitió mejorar tanto el rendimiento como la velocidad de extracción, ahorrando así tiempo.
La extracción con agua subcrítica asistida por ultrasonidos puede realizarse a presiones inferiores (p. ej., 5barg) a las de la extracción convencional con agua subcrítica (p. ej., 10 MPa), lo que reduce los costes energéticos y hace que el procedimiento de extracción sea más seguro.

Extractor ultrasónico de alto rendimiento para el aislamiento de fitoquímicos por lotes.

La extracción ultrasónica de fitoquímicos de plantas con agua puede realizarse por lotes y en funcionamiento continuo. La imagen muestra el potente sonicador de 1000 vatios UIP1000hdT durante la extracción de compuestos vegetales por lotes.

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Extracción ultrasónica de sustancias vegetales – Lote de 8 litros – Sonicador UP400SHomogeneizador ultrasónico UP400St para la extracción de sustancias vegetales por lotes con agitación.

Ventajas de la extracción ultrasónica de compuestos vegetales

Tanto la investigación científica como la aplicación industrial demuestran que la extracción asistida por ultrasonidos es una técnica fiable y fácil de utilizar, que no requiere conocimientos técnicos previos ni formación intensiva. Una eficiencia de extracción muy elevada, altos rendimientos, bajos costes de funcionamiento, así como bajos costes de inversión (especialmente en comparación con otras técnicas, como los extractores de CO2 ) y bajos costes energéticos son las principales ventajas de los extractores ultrasónicos de tipo sonda.
Otras ventajas que convierten la tecnología de extracción ultrasónica en el método preferido son los extractos de alta calidad gracias a las bajas temperaturas de extracción, los resultados fiables (repetibilidad / reproducibilidad), el escalado completamente lineal a cualquier nivel de producción y el escaso mantenimiento.
«Otras ventajas asociadas al uso de la extracción ultrasónica de tipo sonda son la facilidad de manejo del extracto, la rapidez de ejecución, la ausencia de residuos, el alto rendimiento, el respeto por el medio ambiente, la mejora de la calidad y la prevención de la degradación del extracto».
(cf. Chemat and Khan, 2011)

Extracción ultrasónica y purificación de fitoquímicos de plantas: la imagen muestra el sonicador de tipo sonda UP400St, un filtro de vacío Büchi y un evaporador rotatorio para la extracción de curcumina.

Montaje de extracción para el aislamiento de compuestos vegetales: Sonicador de tipo sonda UP400St, filtro de vacío Büchi y evaporador rotatorio para la extracción de fitoquímicos.

Sonicadores de alto rendimiento para la extracción con agua

Extractor ultrasónico de tipo sonda para la liberación eficiente de fitoquímicos y otros compuestos vegetales de las plantas.Los extractores de Hielscher Ultrasonics están consolidados en el ámbito de la extracción de compuestos vegetales, independientemente del disolvente utilizado. Los productores de extractos –tanto los pequeños fabricantes de extractos exclusivos para nichos de mercado como los productores en masa a gran escala– encuentran en la amplia gama de equipos de Hielscher el equipo de extracción ultrasónica ideal para sus requisitos de producción. Los equipos para procesos por lotes y continuos en línea están disponibles y pueden enviarse directamente desde existencias. Al ser compatible con cualquier disolvente, la extracción ultrasónica puede aplicarse con flexibilidad a la extracción de cualquier material vegetal. El uso de agua como disolvente permite producir extractos con certificación ecológica sin utilizar etanol «ecológico» de coste muy elevado. (Por supuesto, el material vegetal debe proceder de cultivos ecológicos para producir un extracto ecológico con agua).

Extracción de alta eficiencia con Hielscher Ultrasonics

Los extractores ultrasónicos de Hielscher rompen eficazmente las células vegetales, aumentan la superficie del material vegetal para facilitar la penetración del disolvente y mejoran la transferencia de masa para liberar fitoquímicos (metabolitos secundarios). Diseñados para facilitar su uso, los extractores de Hielscher se instalan rápidamente y pueden utilizarse de forma segura e intuitiva.

Cumplimiento de los más altos estándares de calidad – Diseñados y fabricados en Alemania

El sofisticado hardware y el software inteligente de los sonicadores de Hielscher están diseñados para garantizar resultados fiables de extracción ultrasónica a partir de su materia prima vegetal, con resultados reproducibles y un funcionamiento seguro y fácil de usar. La robustez, la fiabilidad, el funcionamiento 24/7 a plena carga y la sencillez de manejo para el operario son otros factores de calidad que hacen que los sonicadores de Hielscher sean una opción atractiva.
Los extractores de Hielscher Ultrasonics se utilizan en todo el mundo para la extracción de fitoquímicos de alta calidad. Con una capacidad demostrada para obtener compuestos vegetales de alta calidad, los extractores ultrasónicos de Hielscher no solo son utilizados por pequeños productores artesanales de extractos especializados y exclusivos, sino principalmente en la producción industrial de extractos de amplia disponibilidad comercial, complementos nutricionales y productos terapéuticos. Gracias a su hardware robusto y su software inteligente, los procesadores ultrasónicos de Hielscher pueden manejarse y supervisarse fácilmente.

Registro automático de datos

Los sonicadores de Hielscher pueden controlarse a distancia mediante un navegador. Los parámetros de sonicación pueden supervisarse y ajustarse con precisión a los requisitos del proceso.Para cumplir los estándares de producción de alimentos, complementos nutricionales y productos terapéuticos, los procesos de producción deben supervisarse y registrarse detalladamente. Los equipos ultrasónicos digitales de Hielscher Ultrasonics incorporan un registro automático de datos. 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 desde el momento en que se enciende el equipo. 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 tratamientos de sonicación anteriores y evaluar sus resultados.
Otra función que facilita el uso es el control remoto mediante navegador de nuestros sistemas ultrasónicos digitales. Este control permite iniciar, detener, ajustar y supervisar su procesador ultrasónico a distancia desde cualquier lugar.
¿Desea saber más sobre las ventajas de la extracción ultrasónica de materiales vegetales con agua? ¡Contacte con nosotros ahora para hablar sobre su proceso de fabricación de extractos vegetales! ¡Nuestro equipo, con amplia experiencia, estará encantado de proporcionarle más información sobre la extracción ultrasónica, nuestros sistemas ultrasónicos y sus precios!

La siguiente tabla ofrece una orientación sobre la capacidad aproximada de procesamiento de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Caudal Equipos 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 conjunto de UIP16000

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Utilice el formulario siguiente para solicitar información adicional sobre procesadores ultrasónicos, aplicaciones y precio. Estaremos encantados de hablar con usted sobre su proceso y de ofrecerle un sistema ultrasónico que cumpla sus requisitos.





Los homogeneizadores ultrasónicos de alto cizallamiento se utilizan en procesos de laboratorio, de sobremesa, piloto e industriales.

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 ultrasónica con agua

Los métodos de extracción convencionales, como la maceración, la infusión, la percolación, la decocción, la extracción a reflujo, la destilación por arrastre de vapor, la sublimación y el prensado, se utilizan habitualmente para extraer compuestos medicinales de las plantas. Las desventajas de estos métodos incluyen procesos prolongados, escasa pureza y baja eficiencia.

Parámetros del proceso que influyen en la extracción ultrasónica

La extracción asistida por ultrasonidos es conocida por sus características y ventajas únicas, que convierten la sonicación en una técnica de extracción superior a los métodos convencionales de extracción de compuestos vegetales. Una ventaja importante de la extracción asistida por ultrasonidos radica en la capacidad de ajustar con precisión los factores del procesamiento ultrasónico (como la amplitud, el tiempo, la temperatura y la presión), lo que permite adaptar óptimamente el proceso ultrasónico al compuesto de interés. Cada material vegetal tiene unos parámetros de extracción ideales con los que se obtienen el mejor rendimiento, la mejor calidad y la mayor velocidad de extracción. El proceso de extracción ultrasónica permite ajustar perfectamente estas condiciones óptimas de extracción.

Amplitud ultrasónica

La amplitud es el desplazamiento vibratorio de la sonda ultrasónica (sonotrodo). Cuanto mayor es la amplitud, más intensas son la vibración y la cavitación en el líquido sometido a sonicación. Hielscher Ultrasonics está especializada en sonicadores de tipo sonda de alto rendimiento que proporcionan amplitudes ajustables con precisión. Hay sondas personalizadas capaces de proporcionar hasta 200 µm en funcionamiento continuo 24/7 disponibles directamente desde existencias. También pueden fabricarse fácilmente sonotrodos ultrasónicos personalizados para amplitudes aún mayores.
La amplitud es uno de los parámetros más importantes –si no el más importante– para la extracción eficiente de compuestos vegetales. Las amplitudes elevadas generan las fuerzas necesarias para romper las paredes celulares y liberar el material intracelular. Por ello, la ultrasonicación de alto rendimiento resulta tan eficaz en la extracción de compuestos vegetales.

Tiempo / Duración del tratamiento ultrasónico

La extracción asistida por ultrasonidos suele ser mucho más corta que los métodos tradicionales, ya que la sonicación libera los compuestos vegetales a velocidades de extracción significativamente mayores. La ultrasonicación permite acortar los procedimientos de extracción, lo que protege los compuestos extraídos frente al procesamiento excesivo. Un procesamiento más corto gracias a los ultrasonidos se traduce en una mayor capacidad de procesamiento y una mayor calidad del extracto.

Tratamiento ultrasónico pulsado

La pulsación ultrasónica es un modo de tratamiento en el que el tratamiento ultrasónico se interrumpe mediante ciclos de pausa definidos (p. ej., ciclo de trabajo del 50%: 30 sec. activado, 30 sec. desactivado; ciclo de trabajo del 100%: sonicación continua sin pausas). El ciclo de trabajo de los ultrasonidos (también conocido como modo pulsado o ciclos de pulsación ultrasónica) se refiere al porcentaje de tiempo durante el cual se acopla energía ultrasónica al medio (duración del pulso) dentro de un periodo de pulsación. Por ejemplo, un modo de ciclo del 50% correspondería a 30 sec. activado y 30 sec. desactivado. Durante la pausa de un ciclo de trabajo, el líquido sometido a sonicación vuelve a un estado sin perturbaciones durante un tiempo definido (p. ej., 30 sec.), lo que favorece la disipación del calor para mantener la temperatura de procesamiento deseada. El ciclo de trabajo de la sonicación tiene menor importancia para la eficiencia de extracción, pero se utiliza para mantener una determinada temperatura del proceso.

Presión hidrostática

La presión es otro parámetro muy importante para los procesos ultrasónicos. La aplicación de presión hidrostática al medio sometido a sonicación afecta a la intensidad de la cavitación. En condiciones de presión elevada, aumenta la intensidad de la cavitación ultrasónica (acústica). Hielscher Ultrasonics ofrece diversos tipos de reactores ultrasónicos por lotes 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 temperatura, de acuerdo con la 2.ª ley de la termodinámica. No obstante, 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 durante la extracción ultrasónica puede controlarse eficazmente y mantenerse dentro de un intervalo de temperatura seleccionado. Todos los procesadores ultrasónicos digitales de Hielscher están equipados con un sensor de temperatura conectable y un software inteligente que permite establecer un intervalo de temperatura determinado para el proceso. Siempre que se supera este intervalo, el sonicador se detiene hasta que la temperatura vuelve al intervalo seleccionado y, a continuación, reanuda automáticamente el procedimiento de sonicación. Esta función inteligente de los sonicadores de Hielscher permite controlar con precisión el proceso de sonicación y obtener resultados ideales.
Puesto que la temperatura de extracción puede variar según el compuesto vegetal y la planta, la temperatura es un factor importante que no debe descuidarse durante la optimización del proceso ultrasónico. Por ejemplo, se observó que 80 °C era la temperatura ideal para obtener el máximo rendimiento de flavonoides de Sophora flavescens, mientras que los mejores resultados para la extracción de arabinoxilano del salvado de trigo se obtuvieron a 50 °C.

Utilice cualquier disolvente para la extracción ultrasónica

Los distintos compuestos vegetales presentan diferentes polaridades, lo que afecta a su solubilidad en diversos disolventes. Por ejemplo, las saponinas y los polisacáridos son más polares y, por tanto, presentan una buena solubilidad en agua, ya que el agua es muy polar. En cambio, los compuestos fenólicos como las antocianinas y el ácido clorogénico son bastante apolares y, por ello, se disuelven mejor en un disolvente menos polar, como el etanol. Así, la elección del disolvente debe hacerse en función de la solubilidad de los compuestos de interés para obtener una alta eficiencia de extracción. Por ejemplo, el agua es un buen disolvente para extraer compuestos polares como la psilocibina de los hongos, así como 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 compuestos como la apigenina, la baicalina y la luteolina.
¡Lea más sobre los disolventes, su polaridad y los disolventes más adecuados para la extracción ultrasónica!

El agua como disolvente de extracción

El agua es el disolvente más polar y es adecuada para extraer una amplia gama de compuestos polares. Entre sus principales ventajas se encuentra su capacidad para disolver una gran variedad de sustancias. Además, es económica, no tóxica, segura y no inflamable. Entre sus desventajas se encuentra su marcada selectividad por los compuestos polares debido a su elevada polaridad. Por su elevado punto de ebullición de 100 °C, la concentración del extracto (p. ej., mediante destilación o evaporación rotatoria) requiere una gran cantidad de energía. Además, el agua favorece el crecimiento de bacterias y mohos.

Frecuencia ultrasónica

La frecuencia ultrasónica de alrededor de 20 kHz se ha establecido como la más potente y eficiente para la extracción de compuestos vegetales. Influye en la eficiencia de la extracción asistida por ultrasonidos de compuestos medicinales de las plantas. En general, la baja frecuencia ultrasónica (es decir, de aprox. 20 kHz) 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 considerablemente en la estructura y rigidez de sus células. Según 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 las plantas contienen diferentes tipos y cantidades de estos componentes de la pared celular. Por ello, cada tipo de planta requiere parámetros de procesamiento específicos para obtener resultados de extracción óptimos.
Como la intensidad puede ajustarse con precisión, los extractores ultrasónicos de Hielscher pueden romper de forma fiable paredes celulares blandas y duras. Las paredes celulares blandas pueden requerir una ultrasonicación menos intensa, mientras que las estructuras celulares resistentes se benefician de un tratamiento más intenso.
La materia prima para la extracción de compuestos vegetales puede estar recién cosechada (húmeda) o seca. La extracción ultrasónica es adecuada tanto para plantas frescas/húmedas como secas. El tamaño de las partículas de los sólidos vegetales es otro factor importante: una superficie elevada (es decir, un tamaño de partícula pequeño) resulta beneficiosa porque proporciona una gran área de contacto para las fuerzas de cizallamiento de la cavitación ultrasónica, lo que aumenta la eficiencia. Por ello, el material vegetal se macera o se muele en trozos pequeños (aprox. 3–5 mm).

¿Por qué es la extracción ultrasónica el mejor método?

Eficiencia

  • Mayores rendimientos
  • Proceso de extracción rápido – en pocos minutos
  • Extractos de alta calidad – extracción suave y no térmica
  • Disolventes ecológicos (agua, etanol, glicerina, aceites vegetales, NADES, etc.)

Sencillez

  • Conectar y usar – Instalación y funcionamiento en pocos minutos
  • Alta capacidad de procesamiento – Para la producción de extractos a gran escala
  • Funcionamiento por lotes o continuo en línea
  • Instalación y puesta en marcha sencillas
  • Portátil / Móvil – Unidades portátiles o montadas sobre ruedas
  • Escalado lineal – Añada otro sistema ultrasónico en paralelo para aumentar la capacidad
  • Supervisión y control remotos – Mediante PC, teléfono inteligente o tableta
  • No requiere supervisión del proceso – Configure y ponga en marcha
  • Alto rendimiento – Diseñado para la producción continua 24/7
  • Robustez y escaso mantenimiento
  • Alta calidad – Diseñado y fabricado en Alemania
  • Carga y descarga rápidas entre lotes
  • Fácil de limpiar

Seguridad

  • Funcionamiento sencillo y seguro
  • Extracción sin disolventes o con disolventes (agua, etanol, aceites vegetales, glicerina, etc.)
  • Sin presiones ni temperaturas elevadas
  • Disponibilidad de sistemas a prueba de explosiones con certificación ATEX
  • Fácil de controlar (también mediante control remoto)


Bibliografía / Referencias

Tabla: presión de vapor del agua

Temperatura
en °C
Presión de vapor
en mmHg (Torr)
Presión de vapor
en hectopascales 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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1 4,9286 6,5709
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9 8,6130 11,483
10 9,2123 12,282
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16 13,642 18,188
17 14,539 19,384
18 15,487 20,647
19 16,489 21,983
20 17,546 23,393
21 18,663 24,882
22 19,841 26,453
23 21,085 28,111
24 22,395 29,858
25 23,776 31,699
26 25,231 33,639
27 26,763 35,681
28 28,376 37,831
29 30,071 40,092
30 31,855 42,470
31 33,730 44,969
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51 97,343 129,78
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53 107,35 143,12
54 112,67 150,22
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60 149,61 199,46
61 156,67 208,88
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65 187,83 250,42
66 196,39 261,83
67 205,28 273,68
68 214,51 285,99
69 224,09 298,76
70 234,03 312,01
71 244,33 325,75
72 255,02 340,00
73 266,11 354,78
74 277,59 370,09
75 289,49 385,95
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78 327,80 437,03
79 341,48 455,27
80 355,63 474,14
81 370,28 493,67
82 385,43 513,87
83 401,10 534,76
84 417,30 556,35
85 434,04 578,67
86 451,33 601,73
87 469,21 625,56
88 487,67 650,17
89 506,73 675,58
90 526,41 701,82
91 546,72 728,90
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93 589,31 785,68
94 611,61 815,41
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100 760,00 1013,3
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106 937,92 1250,5
107 970,60 1294,0
108 1004,42 1339,12
109 1038,92 1385,11
110 1074,56 1432,63
111 1111,20 1481,48
112 1148,74 1531,53
113 1187,42 1583,10
114 1227,25 1636,20
115 1267,98 1690,50
120 1489,14 1985,36
125 1740,93 2321,05
130 2026,10 2701,24
135 2347,26 3129,42
140 2710,92 3614,26
145 3116,76 4155,34
150 3570,48 4760,25
175 6694,08 8924,71
200 11.659,16 15.544,27
225 19.123,12 25.495,40
250 29.817,84 39.753,85
275 44.580,84 59.436,23
300 64.432,8 85.903,3
325 90.447,6 120.587
350 124.001,6 165.321,9
360 139.893,2 186.508,9
365 148.519,2 198.009,3
366 150.320,4 200.410,7
367 152.129,2 202.822,3
368 153.960,8 205.264,2
369 155.815,2 207.736,5
370 157.692,4 210.239,2
371 159.584,8 212.762,2
372 161.507,6 215.325,8
373 163.468,4 217.939,9
373,946 165.452,0 220.584,5

¡Ultrasonidos de alto rendimiento! La gama de productos de Hielscher abarca todo el espectro, desde el sonicador compacto de laboratorio, pasando por las unidades de sobremesa, hasta los sistemas ultrasónicos plenamente industriales.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento desde escala de laboratorio hasta escala industrial.

Estaremos encantados de hablar sobre su proceso.

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