Estrategias para obtener mayores rendimientos en la extracción botánica

Para producir extractos de calidad superior a partir de productos botánicos con gran eficacia, es decir, con un alto rendimiento de extractos de calidad superior en un tiempo de extracción corto, se requiere una técnica de extracción de alto rendimiento. La extracción por ultrasonidos es una técnica de intensificación 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 de gran potencia

Ultrasonic extraction is a highly efficient technique to produce high yields of botanical extracts.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 considerarse cuidadosamente. La extracción asistida por ultrasonidos (EAU) permite unas condiciones de procesamiento ideales, que se caracterizan por la suavidad y la alta eficiencia simultáneas. La libre elección de disolventes suaves o la extracción con agua fría, las bajas temperaturas y los cortos 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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Ultrasonic extraction is a highly efficacious method for the production of premium extracts

La extracción botánica con el UP400St (400W, 24 kHz)

La ecografía es un método de extracción rápido y suave para producir extracto de hongos de alta calidad. En el video, un UP400St se utiliza para la extracción de hongos medicinales.

Extracción de agua fría con UP400St y sonotrodo de 22 mm (sonda S24d22)

¿Qué hace que la extracción por ultrasonidos sea superior?

La extracción asistida por ultrasonidos (EAU) es una técnica de extracción muy eficaz, que se basa en fuerzas puramente mecánicas. La cavitación ultrasónica o acústica se caracteriza por unas intensas fuerzas de cizallamiento, así como por unos diferenciales de temperatura y presión localmente elevados. 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 de las plantas. El flujo ultrasónico intensificado del 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 a través de productos químicos o de un tratamiento térmico intenso y evita así las alteraciones químicas o térmicas de las sustancias bioactivas que se encuentran en los productos botánicos. Como resultado, la extracción ultrasónica produce extractos de alta calidad y de espectro completo 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 por ultrasonidos con otras técnicas

La extracción por ultrasonidos es una técnica muy 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 otras muchas.
La siguiente tabla compara la extracción por ultrasonidos con otros métodos de extracción convencionales, subrayando las ventajas de los EAU.

Ultrasonic Extraction of Botanicals: a highly effiicent extraction technique to produce premium extracts

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

Extracción ultrasónica Maceración CO2 Extracción Soxhlet Percolación
Solvente 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 bajo el calor temperatura ambiente,
ocasionalmente se aplica calor
por encima de la crítica
temperatura de 31°C
presión ambos, atmosféricos o
Es posible que la presión elevada
atmosférico atmosférico atmosférico presiones muy altas
(por encima de la presión crítica de 74 bar)
Tiempo de procesamiento rápido muy lento lento muy lento moderado
Cantidad de disolvente bajo,
high carga sólida de material vegetal
en el disolvente, especialmente cuando una célula de flujo
se utiliza la configuración
grande moderado grande grandes cantidades de
supercrítico CO2
Polaridad del extracto natural dependiente del disolvente;
para extraer los no polares y polares
compuestos, una extracción de doble etapa
se recomienda el uso de dos disolventes
dependiente del disolvente dependiente del disolvente dependiente del disolvente dependiente de la presión
(bajo presiones más altas más polares)
Flexibilidad / Escalabilidad para la extracción por lotes y en línea,
escalabilidad lineal
sólo la extracción de lotes,
escalabilidad limitada
sólo la extracción de lotes,
escalabilidad limitada
sólo la extracción de lotes,
escalabilidad limitada
sólo la extracción de 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 provoca un fraccionamiento interparticular y una 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 los 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.

Ventajas de los ultrasonidos para la extracción botánica

  • altos rendimientos
  • extractos de primera calidad
  • proceso altamente eficiente y rápido
  • bajos costes de explotación
  • resultados reproducibles
  • escalabilidad lineal
  • Sencillo & operación segura
  • 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 de ultrasonidos 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 y un funcionamiento 24/7/365 para una alta eficiencia, los ultrasonidos Hielscher son fáciles y fiables de manejar. La alta eficiencia, el software inteligente, el menú intuitivo, el protocolling automático de datos y el control remoto del navegador son sólo algunas de las características que distinguen a los extractores de Hielscher de otros equipos de extracción.

Ventajas de los extractores ultrasónicos Hielscher

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, etc.)

Simplicidad

  • Enchufe 'n’ juego - Configurar y entrenar en cuestión de horas
  • Alto rendimiento - Para la producción de extractos a gran escala
  • Funcionamiento en línea continuo o por lotes
  • Configuración sencilla: admite varios voltajes y sólo requiere una conexión de cuatro mangueras
  • Móviles
  • 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)

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 como una extracción sin disolventes. Una extracción sin disolventes por ultrasonidos no requiere ninguna sustancia extraña. La mezcla de agua y material vegetal se somete a un proceso de 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.

Ultrasonic extraction setup with probe-ultrasonicator UIP1000hdT and stirrer for botanical extraction

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

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

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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Ultrasonic extraction is a simple and efficient strategy to produce higher yields of premium extracts from botanicals.

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


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

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



Literatura / Referencias


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

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