Extracción con fluidos supercríticos mejorada mediante ultrasonidos de potencia
La extracción ultrasónica, por sí sola o combinada con métodos de extracción alternativos, como la extracción con disolventes o con extractores de CO2 supercrítico, se utiliza con éxito para extraer todo el espectro de cannabinoides de la planta de cannabis (cáñamo y marihuana). En la marihuana, el principal componente cannabinoide es el Δ9-tetrahidrocannabinol (Δ9-THC), con sus conocidos efectos psicotrópicos. Otros cannabinoides importantes con menor actividad psicotrópica o sin ella se encuentran tanto en el cáñamo como en la marihuana e incluyen el ácido cannabidiólico (CBDA), el cannabidiol (CBD), el cannabigerol (CBG), el cannabicromeno (CBC), el cannabinol (CBN) y el cannabiciclol (CBL), junto con otros homólogos asociados de C19.
Extracción con CO2 supercrítico mejorada mediante ultrasonidos
La combinación de ultrasonidos de alta potencia y extractores de fluidos supercríticos (SFE) es un método muy eficiente y limpio para acelerar y mejorar los procesos de transferencia de masa. La transferencia de masa entre la materia prima (p. ej., materiales vegetales como hojas, flores, cogollos, etc.) y el disolvente (p. ej., CO2 supercrítico) es el factor limitante durante los procesos de extracción. Debido a la limitada transferencia de masa, la eficiencia de extracción se reduce. Para compensar esta falta de eficiencia, es necesario aumentar el tiempo de extracción o sacrificar el rendimiento de extracción.
La ultrasonicación de alta potencia es una tecnología ampliamente probada para intensificar reacciones lentas mediante la mejora de la transferencia de masa entre dos fases. Mediante vibraciones intensas, fuerzas de cizallamiento y turbulencias que generan agitación, los ultrasonidos de potencia incrementan significativamente la velocidad de contacto de la materia prima de extracción con el disolvente. Esto da lugar a mayores rendimientos de extracción y a un menor tiempo de extracción. La ultrasonicación mejora la eficiencia de extracción de cualquier tipo de extractor de fluidos supercríticos:
- al aumentar el rendimiento
- al acortar el tiempo de extracción
- al reducir la presión necesaria
- al mejorar la capacidad de producción global
UIP2000hdT puede acoplarse mediante bridas, como extractor ultrasónico, a columnas de extracción con CO
La mejora ultrasónica de la transferencia de masa en los procesos de extracción con CO2 supercrítico puede lograrse fácilmente incorporando una sonda ultrasónica de alto rendimiento, como una Cascatrode, al extractor de fluidos supercríticos. Las sondas de Hielscher Ultrasonics (también conocidas como bocinas ultrasónicas o sonotrodos) pueden conectarse mediante un sellado de brida estándar y son compatibles con conectores swedge lock. Esto facilita una instalación y un funcionamiento sencillos y seguros. Como todos los ultrasonicadores Hielscher, conocidos por su robustez y su rendimiento continuo, el sistema requiere poco mantenimiento una vez instalado.
Los ultrasonicadores y las sondas Hielscher están disponibles para
- extractores de fluidos supercríticos a pequeña escala / de laboratorio
- escala semiindustrial
- escala industrial
Extractor ultrasónico integrado en un sistema de CO2 supercrítico para mejorar la transferencia de masa. Esto aumenta el rendimiento de extracción y reduce el tiempo y la temperatura de extracción.
figura y estudio: Hu et al. 2007
Estudio de caso sobre la extracción con CO2 supercrítico mejorada mediante ultrasonidos
Extracción de jengibre: Balachandran et al. (2006) investigaron la eficiencia de la extracción con CO2 supercrítico asistida por ultrasonidos utilizando el equipo Hielscher UIP500hdT de ultrasonicación. Estudiaron la influencia de los ultrasonidos en la extracción supercrítica utilizando jengibre liofilizado. «El rendimiento de los compuestos pungentes del jengibre aumenta significativamente bajo la influencia de los ultrasonidos, con mejoras de hasta el 30% hacia el final del periodo de extracción». (Balachandran et al. 2006)
¡Más información sobre la extracción ultrasónica de jengibre!
Imágenes FESEM de partículas de jengibre. (A) Experimentos sin sonicación, (B) experimentos con sonicación utilizando el UIP500hdT .
Imagen y estudio: Balachandran et al. 2006
- intensificar la transferencia de masa durante la SFE
- aumentar los rendimientos de los extractos
- acelerar la extracción SFE
- trabajar fácilmente a altas presiones
- procesar diversas materias primas
- incorporarse a sistemas SFE existentes
- instalarse de forma flexible
- controlarse con precisión
- controlarse a distancia
- utilizarse de forma segura
Extractores ultrasónicos de alta potencia para la extracción con fluidos supercríticos
Los ultrasonicadores Hielscher pueden integrarse fácilmente en cualquier extractor convencional de CO2 supercrítico para mejorar la transferencia de masa y, con ello, aumentar el rendimiento de extracción.
Las sondas ultrasónicas de tipo CascatrodeTM son especialmente adecuadas para integrarse en un extractor de CO2 , ya que las cascatrodes Hielscher ofrecen una gran superficie que genera una intensa cavitación en los grandes depósitos de los sistemas de extracción con CO2 y permite así procesar grandes volúmenes con facilidad. Los procesadores ultrasónicos industriales de Hielscher Ultrasonics, robustos y fiables, pueden proporcionar amplitudes muy elevadas. Pueden funcionar fácilmente de forma continua con amplitudes de hasta 200 µm en régimen 24/7. Para amplitudes aún mayores, se dispone de sonotrodos ultrasónicos personalizados. El funcionamiento continuo y fiable a amplitudes elevadas, así como la robustez y las bajas necesidades de mantenimiento de los extractores ultrasónicos Hielscher, los convierten en equipos ideales para su integración en extractores de CO2 supercrítico / subcrítico destinados a I+D y a aplicaciones comerciales.
- alto rendimiento continuo
- funcionamiento 24/7/365
- control preciso del proceso
- robustez
- bajas necesidades de mantenimiento
- funcionamiento seguro y sencillo
- control remoto mediante navegador
La siguiente tabla ofrece una indicación de la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros ultrasonicadores:
| Volumen del lote | Caudal | Equipos recomendados |
|---|---|---|
| 10 a 2000 mL | 20 a 400 mL/min | UP200St, UP400St |
| 0,1 a 8 L | 0,2 a 2 L/min | UIP500hdT |
| 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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Bibliografía / Referencias
- S. Balachandran, S.E. Kentish, R. Mawson, M. Ashokkumar (2006): Ultrasonic enhancement of the supercritical extraction from ginger. Ultrasonics Sonochemistry
Volume 13, Issue 6, Sept. 2006. 471-479. - Yanxiang Gao, Bence Nagy, Xuan Liu, Béla Simándi, Qi Wang (2009): Supercritical CO2 extraction of lutein esters from marigold (Tagetes erecta L.) enhanced by ultrasound. The Journal of Supercritical Fluids. Volume 49, Issue 3, 2009. 345-350.
- E. Riera, A. Blanco, J. García, J. Benedito, A. Mulet, J. A. Gallego-Juárez, M. Blasco (2010): High-power ultrasonic system for the enhancement of mass transfer in supercritical CO2 extraction processes. Ultrasonics, 50, 2010, 306-309.
- Ai-jun Hu, Shuna Zhao, Hanhua Liang, Tai-qiu Qiu, Guohua Chen (2007): Ultrasound assisted supercritical fluid extraction of oil and coixenolide from adlay seed. Ultrasonics Sonochemistry Volume 14, Issue 2, Feb. 2007. 219-224.
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