Estrategias para obtener mayores rendimientos en la extracción botánica

Para producir extractos de calidad superior a partir de materias primas vegetales con una elevada eficiencia, es decir, obtener altos rendimientos de extractos de calidad superior en un tiempo de extracción breve, se requiere una técnica de extracción de alto rendimiento. La extracción ultrasónica es una técnica de intensificación de procesos que permite utilizar una amplia variedad de materias primas y obtener altos rendimientos de extractos de calidad superior de forma rápida y rentable.

Extractos botánicos de calidad superior con ultrasonidos de potencia

Cuando se extrae un compuesto bioactivo específico o una fracción bioactiva de una materia prima vegetal, diversos factores influyen en el proceso de extracción. Además de la tecnología de extracción (p. ej., la extracción ultrasónica), 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 (UAE) permite unas condiciones de procesamiento ideales, caracterizadas por combinar un tratamiento suave con una elevada eficiencia. La libre elección de disolventes suaves o de la extracción con agua fría, las bajas temperaturas y los tiempos de procesamiento breves convierten la extracción ultrasónica en una técnica de extracción superior que evita la degradación térmica o química de las moléculas bioactivas. Además, la UAE puede liberar la totalidad de las moléculas bioactivas disponibles en la materia prima vegetal. Por eso, la ultrasonicación es la tecnología de extracción más utilizada para producir extractos de alta potencia.

¿Qué hace que la extracción ultrasónica sea superior?

La extracción asistida por ultrasonidos (UAE) es una técnica de extracción altamente eficiente basada en fuerzas puramente mecánicas. 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 de gran intensidad provocan la denominada sonoporación, que consiste en la generación de nuevos poros y la ampliación de los existentes en la membrana celular, así como la ruptura de las estructuras celulares vegetales. El flujo de disolvente hacia el interior de las células y hacia el exterior, intensificado por los ultrasonidos, contribuye a la liberación rápida y completa de las sustancias vegetales. Al utilizar únicamente fuerzas mecánicas, la UAE no altera las moléculas vegetales mediante sustancias químicas ni tratamientos térmicos intensos, evitando así las alteraciones químicas o inducidas por el calor de las sustancias bioactivas presentes en las materias primas vegetales. Como resultado, la extracción ultrasónica produce extractos de espectro completo y alta calidad que ofrecen todos los efectos de las sustancias vegetales combinadas, conocidos como el denominado efecto séquito.
Extracción ultrasónica: técnica suave y no térmica, pero altamente eficiente, para obtener altos rendimientos de extractos de calidad superior.

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 a partir de materiales vegetales.
La sonicación es el método preferido por sus numerosas ventajas, como los rendimientos de extracción altos / completos, el procesamiento rápido y no térmico, la compatibilidad con casi cualquier disolvente (p. ej., agua, etanol, metanol, isopropanol, aceites vegetales, glicerina, etc.), el funcionamiento sencillo y seguro y el escaso mantenimiento, entre muchas otras.
La tabla siguiente compara la extracción ultrasónica con otros métodos de extracción convencionales y destaca las ventajas de la UAE.

¿Por qué es tan eficiente la extracción ultrasónica?

El mecanismo de intensificación de la extracción mediante ultrasonidos de potencia se atribuye principalmente al fenómeno de la cavitación acústica. La cavitación ultrasónica provoca colisiones entre las partículas de la biomasa vegetal, lo que da lugar a su fragmentación por interacción entre partículas y a una reducción del tamaño de partícula. Cuando las burbujas de cavitación colapsan sobre la superficie de los sólidos vegetales, la erosión y la sonoporación aumentan aún más la superficie de las partículas. La transferencia de masa intensificada de este modo 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 vegetal y la permeabilidad de las membranas celulares, respectivamente. Estos mecanismos de los ultrasonidos de potencia son responsables de la significativa intensificación del proceso que se consigue al aplicar la ultrasonicación a la extracción botánica.

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Hielscher Ultrasonics diseña, fabrica y distribuye extractores ultrasónicos de alto rendimiento para el procesamiento por lotes y en continuo a cualquier escala de producción. Además de cumplir los más altos estándares técnicos, ofrecer una robustez excepcional y funcionar 24/7/365 con una elevada eficiencia, los ultrasonicadores de Hielscher son fáciles y fiables de manejar. La elevada eficiencia, el software inteligente, el menú intuitivo, el registro automático de datos y el control remoto mediante navegador son solo algunas de las características que distinguen a los extractores de Hielscher de otros equipos de extracción.

Ventajas de los extractores ultrasónicos de Hielscher

Eficiencia

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

Sencillez

• Conectar y usar – instalación y formación en cuestión de horas
• Alta capacidad de procesamiento – para la producción de extractos a gran escala
• Funcionamiento por lotes o continuo en línea
• Instalación sencilla – admite varias tensiones y solo requiere conectar cuatro mangueras
• Desplazable
• 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 altas
• Disponibilidad de sistemas antideflagrantes con certificación ATEX
• Fácil de controlar (también mediante control remoto)

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

Ultrasonicador de sonda UIP1000hdT con agitador para producir extractos botánicos como cannabinoides (p. ej., CBD, THC, CBG)

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