Estrategias para aumentar el rendimiento de la extracción botánica

Para producir extractos de calidad superior a partir de productos botánicos con gran eficacia, es decir, altos rendimientos de extractos de calidad superior en un tiempo de extracción corto, se requiere una técnica de extracción de alto rendimiento. La extracción ultrasónica es una técnica intensificadora del proceso, que permite utilizar una amplia gama de materias primas y produce altos rendimientos de extractos superiores de forma rápida y rentable.

Extractos botánicos de primera calidad con ultrasonidos potentes

La extracción ultrasónica es una técnica muy eficaz para producir altos rendimientos de extractos botánicos.Cuando se extrae un compuesto bioactivo específico o una fracción bioactiva de un producto botánico, varios factores influyen en el proceso de extracción. Además de la tecnología de extracción (por ejemplo, la extracción por ultrasonidos), la polaridad del disolvente, la materia prima y su pretratamiento, la relación sólido/líquido (es decir, la relación materia vegetal/disolvente), el tiempo de extracción y la temperatura son factores importantes del proceso que deben tenerse muy en cuenta. La extracción asistida por ultrasonidos (EAU) permite unas condiciones de procesado ideales, que se caracterizan por su suavidad y alta eficacia simultáneamente. La libre elección de disolventes suaves o la extracción con agua fría, las bajas temperaturas y los breves tiempos de procesamiento convierten a la extracción por ultrasonidos en la técnica de extracción superior, que evita la degradación térmica o química de las moléculas bioactivas. Además, la EAU puede liberar toda la cantidad disponible de moléculas bioactivas de la materia prima vegetal. Por ello, la ultrasonicación es la tecnología de extracción más utilizada para la producción de extractos de alta potencia.

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La extracción por ultrasonidos es un método muy eficaz para la producción de extractos de alta calidad.

Extracción botánica con el UP400St (400 W, 24 kHz)

 

La ultrasonicación es un método de extracción rápido y suave para producir extracto de setas de alta calidad. En el vídeo se utiliza una UP400St para la extracción de shitake.

Extracción de setas en frío con UP400St y sonda de 22 mm

Vídeo en miniatura

 

¿Qué hace que la extracción ultrasónica sea superior?

La extracción asistida por ultrasonidos (EAU) es una técnica de extracción muy eficaz que se basa en fuerzas mecánicas puras. La cavitación ultrasónica o acústica se caracteriza por intensas fuerzas de cizallamiento, así como por elevados diferenciales locales de temperatura y presión. Estas fuerzas de cavitación altamente intensas provocan la llamada sonoporación, que consiste en la generación de nuevos poros en la membrana celular y en la ampliación de los ya existentes, así como en la alteración de las estructuras celulares vegetales. El flujo ultrasónico intensificado de disolvente que entra y sale del interior de la célula contribuye a la liberación rápida y completa de las sustancias botánicas. Al utilizar únicamente fuerzas mecánicas, la EAU no altera las moléculas botánicas mediante productos químicos o un tratamiento térmico intenso y evita así las alteraciones químicas o inducidas por el calor de las sustancias bioactivas que se encuentran en los productos botánicos. Como resultado, la extracción ultrasónica produce extractos de espectro completo de alta calidad que ofrecen todos los efectos de las sustancias botánicas combinadas, lo que se conoce como efecto séquito.
Extracción ultrasónica: técnica suave no térmica pero muy eficaz para obtener altos rendimientos de extractos de primera calidad.

Comparación de la extracción ultrasónica con otras técnicas

La extracción ultrasónica es una técnica ampliamente utilizada para liberar y aislar compuestos bioactivos como antioxidantes, polifenoles, polisacáridos, proteínas, lípidos, cannabinoides y otros fitoquímicos de materiales vegetales.La sonicación es el método preferido debido a sus numerosas ventajas, como el alto/completo rendimiento de la extracción, el procesamiento rápido y no térmico, la compatibilidad con casi todos los disolventes (por ejemplo, agua, etanol, metanol, isopropanol, aceites vegetales, glicerina, etc.), el funcionamiento sencillo y seguro, y el bajo mantenimiento, entre muchas otras.
La tabla siguiente compara la extracción por ultrasonidos con otros métodos de extracción convencionales, subrayando las ventajas de los EAU.

Extracción ultrasónica de productos botánicos: una técnica de extracción muy eficaz para producir extractos de primera calidad

Los extractores por ultrasonidos de Hielscher destacan por su eficacia, fiabilidad y facilidad de uso

 

Extracción ultrasónica maceración CO2 Extracción Soxhlet percolación
disolvente compatible con casi cualquier disolvente agua, disolventes acuosos y no acuosos CO2 agua, disolventes acuosos y no acuosos disolventes orgánicos
temperatura extracción no térmica,
control preciso de la temperatura
ambiente en caliente temperatura ambiente,
ocasionalmente se aplica calor
por encima del valor crítico
temperatura de 31°C
presión ambos, atmosféricos o
posible presión elevada
atmosférico atmosférico atmosférico presiones muy elevadas
(por encima de la presión crítica de 74 bar)
Tiempo de procesamiento Rápido muy lento lento muy lento moderado
Cantidad de disolvente bajo,
alta carga sólida de material vegetal
en el disolvente, especialmente cuando una célula de flujo
se utiliza la configuración
grande moderado grande grandes cantidades de
CO supercrítico2
Polaridad del extracto natural depende del disolvente;
para extraer sustancias polares y no polares
compuestos, una extracción de doble etapa
se recomienda utilizar dos disolventes
depende del disolvente depende del disolvente depende del disolvente depende de la presión
(a mayor presión, más polar)
Flexibilidad / Escalabilidad para la extracción por lotes y en línea,
escalabilidad lineal
sólo extracción por lotes,
escalabilidad limitada
sólo extracción por lotes,
escalabilidad limitada
sólo extracción por lotes,
escalabilidad limitada
sólo extracción por lotes,
escalabilidad lineal limitada,
muy caro

 

¿Por qué es tan eficaz la extracción por ultrasonidos?

El mecanismo de intensificación de la extracción de los ultrasonidos de potencia se atribuye principalmente al fenómeno de la cavitación acústica. La cavitación ultrasónica provoca colisiones entre las partículas de la biomasa botánica, lo que da lugar al fraccionamiento interparticular y a la reducción del tamaño de las partículas. Cuando las burbujas de cavitación colapsan en la superficie de los sólidos vegetales, la erosión y la sonoporación agrandan aún más la superficie de las partículas. La transferencia de masa así intensificada facilita la liberación de moléculas como proteínas, lípidos, azúcares, vitaminas, antioxidantes, fitoquímicos y fibras alimentarias. Las fuerzas de cizallamiento generadas por ultrasonidos mejoran la penetración del disolvente en la matriz celular de la materia botánica y mejoran la permeabilidad de las membranas celulares, respectivamente. Estos mecanismos de los ultrasonidos de potencia son responsables de la importante intensificación del proceso que se consigue cuando se aplica la ultrasonicación para la extracción botánica.

 

En esta presentación le introducimos en la fabricación de extractos botánicos. Explicamos los retos que plantea la producción de extractos botánicos de alta calidad y cómo un sonicador puede ayudarle a superarlos. Esta presentación le mostrará cómo funciona la extracción por ultrasonidos. Aprenderá qué beneficios puede esperar utilizando un sonicador para la extracción y cómo puede implementar un extractor ultrasónico en su producción de extractos.

Extracción botánica por ultrasonidos - Cómo utilizar los sonicadores para extraer compuestos botánicos

Vídeo en miniatura

 

Ventajas de los ultrasonidos para la extracción botánica

  • alto rendimiento
  • extractos de primera calidad
  • proceso rápido y muy eficaz
  • bajos costes de explotación
  • resultados reproducibles
  • escalabilidad lineal
  • simple & funcionamiento seguro
  • robustez

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Obtenga información técnica sobre los extractores por ultrasonidos de Hielscher y sus ventajas.

Hielscher Ultrasonics diseña, fabrica y distribuye extractores ultrasónicos de alto rendimiento para el procesamiento por lotes y continuo a cualquier escala de producción. Además de los más altos estándares técnicos y una robustez sobresaliente, así como un funcionamiento 24/7/365 para una alta eficiencia, los ultrasonidos Hielscher son fáciles y fiables de manejar. Alta eficiencia, software inteligente, menú intuitivo, protocolling automático de datos y control remoto por navegador son sólo algunas de las características que distinguen a los extractores Hielscher de otros equipos de extracción.

Ventajas de los extractores por ultrasonidos Hielscher

Eficacia

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

Simplicidad

  • Enchufar’ play - Puesta en marcha y formación en cuestión de horas
  • Alto rendimiento - Para la producción de extractos a gran escala
  • Funcionamiento en línea por lotes o continuo
  • Instalación sencilla: admite varios voltajes y sólo necesita conectar cuatro mangueras.
  • Movible
  • Ampliación lineal: añada otro sistema ultrasónico en paralelo para aumentar la capacidad
  • Supervisión y control remotos: mediante PC, smartphone o tableta
  • No requiere supervisión del proceso - Puesta en marcha y funcionamiento
  • Alto rendimiento: diseñada 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 con o sin disolventes (agua, etanol, aceites vegetales, glicerina, etc.)
  • Sin presiones ni temperaturas elevadas
  • Disponibles sistemas antideflagrantes con certificación ATEX
  • Fácil de controlar (también mediante mando a distancia)

Disolventes para extracción por ultrasonidos
Elija el disolvente ideal para su proceso de extracción: agua, mezcla de agua y alcohol, alcohol isopropílico, hexano, etanol, metanol, butano, aceites vegetales, glicerina,
los disolventes no tóxicos, así como cualquier otro disolvente estándar, son compatibles con la extracción por ultrasonidos.
Extracción ultrasónica de agua fría: Aunque el agua es técnicamente un disolvente, el llamado disolvente universal, una extracción con agua se considera en general una extracción sin disolventes. Una extracción ultrasónica sin disolventes no requiere ninguna sustancia extraña. La mezcla de agua y material vegetal se somete a sonicación para romper las paredes celulares de la planta y liberar las moléculas bioactivas en el agua (disolvente). La sonicación es un método mecánico puro, que no altera químicamente la materia prima ni el extracto. Por lo tanto, la extracción por ultrasonidos es la técnica preferida para producir extractos botánicos de alta calidad.

Instalación de extracción por ultrasonidos con sonda-ultrasonicador UIP1000hdT y agitador para extracción botánica

Ultrasonicador con sonda UIP1000hdT con agitador para la producción de extractos botánicos como cannabinoides (por ejemplo, CBD, THC, CBG)

 
La tabla siguiente le ofrece una indicación de la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros extractores por ultrasonidos (procesamiento por lotes y flujo continuo):

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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La extracción por ultrasonidos es una estrategia sencilla y eficaz para producir mayores rendimientos de extractos de primera calidad a partir de productos botánicos.

Instalación industrial del extractor por ultrasonidos UIP4000hdT para la producción de extractos botánicos.


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

Hielscher Ultrasonics fabrica y suministra extractores ultrasónicos de alto rendimiento para laboratorio, piloto y escala industrial.



Literatura / Referencias


Ultrasonidos de alto rendimiento La gama de productos de Hielscher cubre todo el espectro, desde el ultrasonicador 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.


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