Extracción Soxhlet ultrasónica

Los ultrasonidos mejoran la extracción Soxhlet convencional. La extracción Soxhlet asistida por ultrasonidos, también conocida como Sono-Soxhlet, permite obtener mayores rendimientos y reducir los tiempos de extracción. Los sonicadores de sonda de Hielscher pueden integrarse fácilmente en cualquier montaje clásico de extracción Soxhlet.

Extracción Soxhlet mediante ultrasonicación

La extracción Soxhlet es un método de extracción sólido-líquido utilizado con frecuencia en laboratorios de síntesis o de análisis. Se requiere cuando el compuesto deseado presenta una solubilidad limitada en un disolvente y la impureza es insoluble en ese disolvente. En pocas palabras, el principio de funcionamiento de la extracción Soxhlet puede describirse como un reflujo de disolvente.
Los ultrasonidos se integran con éxito en la extracción Soxhlet para aumentar el rendimiento y reducir su duración. Una vez finalizada la extracción Soxhlet, se elimina el disolvente (p. ej., mediante un evaporador rotatorio).

Problemas de la extracción Soxhlet convencional:

La extracción Soxhlet tradicional presenta importantes inconvenientes debido a su larga duración y a la gran cantidad de disolvente utilizada. Además, un extractor Soxhlet convencional carece de agitación. La agitación es necesaria para acelerar el proceso de extracción. Como los extractores Soxhlet convencionales utilizan grandes cantidades de disolvente, las etapas posteriores de evaporación y concentración requieren mucha energía. La calidad del extracto suele verse afectada negativamente por el prolongado tiempo de permanencia de los compuestos extraídos en el matraz calentado del montaje de extracción Soxhlet. Los compuestos objetivo termolábiles se descomponen porque, durante el largo proceso de extracción, el material queda expuesto al calor a la temperatura de ebullición del disolvente.

Solución: extracción Soxhlet ultrasónica

Los ultrasonidos potentes aumentan la transferencia de masa entre la muestra y el disolvente. Por ello, se necesita menos disolvente. La duración de la extracción se reduce drásticamente, de modo que los extractos no quedan expuestos al calor durante periodos prolongados. Así se evita, o al menos se reduce considerablemente, la descomposición térmica no deseada del extracto.
Los ultrasonidos pueden integrarse fácilmente en un montaje de extracción Soxhlet – ya sea introduciendo la bocina ultrasónica (sonda, sonotrodo) en la cámara Soxhlet o sonicando dicha cámara indirectamente a través de la pared del recipiente. La extracción Soxhlet ultrasónica – también conocida como Sono-Soxhlet – permite obtener mayores rendimientos en menos tiempo y en condiciones de extracción más suaves.

Montajes Sono-Soxhlet y Sono-Clevenger a escala industrial con sonicador UIP1000hdT
(©Vernes et al., 2020)

«La ultrasonicación como método de extracción es una técnica eficiente en comparación con los métodos de reflujo para extraer compuestos orgánicos a nivel de trazas de suelos y sedimentos. Se ha demostrado que las técnicas de extracción ultrasónica permiten obtener cantidades de hidrocarburos comparables o incluso superiores (Song et al., 2002) a las obtenidas con otras técnicas de extracción […]. Según el tipo de contaminantes y la matriz, la sonicación puede ofrecer la ventaja de reducir los tiempos de extracción. A menudo es necesario optimizar los parámetros de extracción ultrasónica, incluidos el tipo o la composición del disolvente, el tiempo de extracción, la carga de muestra y el contenido de agua, para conseguir extracciones más eficientes y reproducibles (Berset et al., 1999). Las técnicas de ultrasonicación suelen ofrecer un método de coste relativamente bajo que utiliza pequeños volúmenes de disolvente orgánico sin necesidad de material de vidrio ni instrumentación complejos.»
[Oluseyi et al. 2011]

Ventajas de la extracción Sono-Soxhlet

La extracción Sono-Soxhlet es una variante de la técnica tradicional de extracción Soxhlet que incorpora ultrasonidos de alta intensidad para mejorar el proceso de extracción. La técnica Sono-Soxhlet ofrece varias ventajas, respaldadas por investigaciones y estudios científicos, entre ellas:

• Mayor eficiencia de extracción: La extracción Sono-Soxhlet aumenta la eficiencia de extracción al romper las paredes celulares de los materiales vegetales o de otras matrices de muestras. La cavitación acústica generada por ondas ultrasónicas intensas mejora la transferencia de masa y favorece la penetración del disolvente en la muestra, lo que aumenta el rendimiento de los compuestos extraídos.
• Menor tiempo de extracción: La extracción Sono-Soxhlet reduce significativamente el tiempo de extracción en comparación con la extracción Soxhlet convencional. Como los ultrasonidos aceleran la transferencia de masa y la difusión, la extracción de analitos y compuestos de origen vegetal solo requiere un tratamiento breve. Una menor duración de la extracción también permite una mayor capacidad de procesamiento.
• Menor consumo de disolvente: La combinación de la extracción Soxhlet y la extracción ultrasónica reduce el consumo de disolvente. Esto contribuye al ahorro de costes y también minimiza el impacto ambiental.
• Versatilidad de aplicación: La extracción Sono-Soxhlet es versátil y puede aplicarse a una amplia variedad de matrices de muestras, incluidos materiales vegetales, productos alimentarios, polímeros y muestras ambientales. Su adaptabilidad la convierte en una herramienta valiosa en diversos campos científicos, como la fitoquímica, la química y el análisis ambiental.
• Química verde: La extracción Sono-Soxhlet se ajusta a los principios de la química verde al reducir los residuos y el consumo de energía. Su eficiencia y el menor uso de disolvente contribuyen a que los procesos de extracción sean más respetuosos con el medio ambiente.

Estos aspectos beneficiosos de la extracción Sono-Soxhlet contribuyen a mejorar la eficiencia del proceso, a optimizar el uso del tiempo y la energía y a reducir el impacto ambiental. Las principales ventajas de la extracción Sono-Soxhlet se basan en una mayor eficiencia de extracción, un menor tiempo de procesamiento, un menor consumo de disolvente, su versatilidad y su contribución a la química verde.
¡Aproveche la extracción Soxhlet mejorada mediante ultrasonidos y póngase en contacto con nosotros ahora para obtener más información!

Bibliografía / Referencias

• Djenni, Zoubida; Pingret, Daniella; Mason, Timothy J.; Chemat, Farid (2012): Sono–Soxhlet: In Situ Ultrasound-Assisted Extraction of Food Products. Food Analytical Methods. 2012.
• Luque-García, J.L.; Luque de Castro, M.D. (2004): Ultrasound-assisted Soxhlet extraction: an expeditive approach for solid sample treatment. Application to the extraction of total fat from oleaginous seeds. Journal of Chromatography A 1034, 2004. 237–242.
• Léa Vernès, Maryline Vian, Farid Chemat (2020): Chapter 12 – Ultrasound and Microwave as Green Tools for Solid-Liquid Extraction. Editor(s): Colin F. Poole, In Handbooks in Separation Science, Liquid-Phase Extraction, Elsevier, 2020. 355-374.
• Sueli Rodrigues, Fabiano A.N. Fernandes (2017): Chapter 14 – Extraction Processes Assisted by Ultrasound, In: Editor(s): Daniela Bermudez-Aguirre: Ultrasound: Advances for Food Processing and Preservation. Academic Press, 2017. 351-368.
• Oluseyi, T.; Olayinka, K.; Alo, B.; Smith, R. M. (2011): Comparison of extraction and clean-up techniques for the determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in contaminated soil samples. African Journal of Environmental Science and Technology Vol. 5/7, 2011. 482-493.
• Pngret, Danielle; Chemat, Farid; Cravotto, Giancarlo (2012): Ultrasound Combined with Conventional and Innovative Techniques for Extraction of Natural Products. Oral Communication – 13th Meeting of the European Society of Sonochemistry July 01–05, 2012, Lviv – Ukraine. 2012.
• Wang, L.; Weller, C. L. (2006): Recent advances in extraction of nutraceuticals from plants. Trends in Food Science & Technology 17, 2006. 300–312.

Información de interés

Los homogeneizadores ultrasónicos se utilizan con éxito para la extracción en laboratorios y en la producción industrial, por ejemplo, en las industrias farmacéutica y alimentaria, así como en la investigación y el análisis biológicos. La amplia gama de equipos ultrasónicos de Hielscher permite configurar un montaje de proceso óptimo – que satisface los requisitos del proceso para obtener una alta calidad y una elevada producción.