Extracción ultrasónica de tabaco

La extracción convencional del tabaco es un proceso lento y lento, que implica el uso de disolventes tóxicos a altas temperaturas, lo que hace que el proceso sea peligroso.

La extracción ultrasónica de alcaloides del tabaco puede realizarse con agua o disolventes suaves en un proceso rápido de unos pocos minutos. Los alcaloides extraídos por ultrasonidos, como la nicotina del tabaco, se liberan mediante un procedimiento rápido y altamente eficaz, que proporciona un alto rendimiento de un extracto de espectro completo (que contiene nicotina, nornicotina, ácido clorogénico (ácido 5-cafeoilquínico), rutina, ácido cafeico y escopoletina, solanesol, etc.).

Extracción ultrasónica de tabaco

La extracción asistida por ultrasonidos (EAU) es un método de extracción rápido, eficaz y conveniente, que se basa en la aplicación de ultrasonidos de potencia. Las ondas ultrasónicas intensas generan un rápido micromovimiento y cavitación acústica en sistemas sólido-líquido (por ejemplo, material vegetal en disolvente, por ejemplo, hojas de tabaco en etanol), lo que resulta en una mayor transferencia de masa, así como en un proceso de extracción acelerado. En comparación con otras técnicas de extracción avanzadas, como la extracción de fluidos supercríticos y la extracción de pares de iones, la extracción asistida por ultrasonidos es significativamente más económica, respetuosa con el medio ambiente, más segura y más fácil de usar. Por lo tanto, la extracción ultrasónica es la técnica de extracción preferida para liberar compuestos bioactivos de los productos botánicos.
La extracción ultrasónica da como resultado un extracto de amplio espectro, que contiene nicotina, que es el alcaloide primario del tabaco con un 94-98% del contenido total de alcaloides, así como los alcaloides nornicotina, anabasina, anatabina, cotinina y miosmina.

La extracción ultrasónica se utiliza ampliamente para la producción de extractos botánicos, como el CBD, a partir de cannabis y cáñamo. La ecografía es muy eficiente y rápida.

Extracción ultrasónica de productos botánicos como el CBD del cannabis

La SonoStation de Hielscher Ultrasonics es una configuración ultrasónica fácil de usar para la escala de producción. (Haga clic para ampliar!)

SonoStation – un sistema de ultrasonidos con 2x ultrasonicators 2 kW, Tanque agitado y la bomba – es un sistema de extracción fácil de usar.

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Extractos de tabaco de espectro completo con sonicación

Alcaloides como la nicotina y la nornicotina, el ácido clorogénico, los fenólicos, el solanesol y otros compuestos bioactivos pueden aislarse de forma rápida, eficaz y segura mediante extracción ultrasónica. La extracción convencional de tabaco implica el uso de disolventes tóxicos como el heptano a altas temperaturas, lo que convierte el proceso de extracción en un procedimiento peligroso. Todo el proceso de extracción convencional dura aproximadamente 24 horas y, por lo tanto, requiere mucho tiempo.
La extracción ultrasónica puede realizarse como extracción con agua fría o utilizando disolventes suaves como etanol o una mezcla de etanol y agua a temperatura ambiente o a temperaturas ligeramente elevadas. La sonicación dura unos minutos, lo que convierte la extracción en un procedimiento rápido. Además, utilizando agua o solventes suaves, el proceso es completamente seguro y conveniente.

Las hojas de tabaco agotadas por ultrasonidos se separan de los compuestos extraídos en el disolvente.

Los extractos de espectro completo producidos por ultrasonidos contienen el alcaloide primario nicotina, así como los alcaloides secundarios o menores, como la anabasina o 3-(2-piperidinil)piridina, la anatabina o 3-(2-1,2,3,6-tetrahidropiridil)piridina, la cotinina o 1-metil-5-(3-piridil)-2-pirrolidinona), 2,3'-dipiridil o isonicoteína, N-formilnornicotina o 2-(3-piridil)pirrolidinecarbaldehído, miosmina o 3-(1-pirrolin-2-il)piridina, nornicotina o 3-(pirrolidin-2-il)piridina, y beta-nicotirina o 3-(1-metilpirrol-2-il)piridina.

El contenido de estos alcaloides varía según la especie de tabaco y los productos del tabaco. Mientras que la nicotina es el alcaloide principal, con un 94-98% del contenido total de alcaloides, la nornicotina y la anatabina son los dos alcaloides secundarios más abundantes, cada uno de los cuales representa aproximadamente entre el 2% y el 6% del contenido total de alcaloides del tabaco.

Beneficios de la extracción de tabaco por ultrasonidos:

  • mayores rendimientos
  • alta calidad
  • Extracción rápida
  • Proceso suave, no térmico
  • Agua o solvente
  • Sencillo & operación segura
Extracción de tabaco por ultrasonidos con el ultrasonicador UP400St (400W) y la sonda S24d20L2 para obtener mayores rendimientos de nicotina en menor tiempo de procesamiento. La extracción de tabaco por ultrasonidos puede realizarse con disolventes suaves, por lo que es un método ecológico y respetuoso con el medio ambiente.

Extractor ultrasónico UP400ST para la extracción de nicotina de las hojas de tabaco

Elija entre una amplia selección de disolventes

Mediante la extracción por ultrasonidos, se puede elegir entre varios disolventes, como el agua, el alcohol, el etanol, el metanol, las mezclas de etanol y agua o los disolventes fuertes como el heptano o el hexano. Todos los disolventes mencionados anteriormente ya han sido probados con éxito y han demostrado ser eficaces para el aislamiento de compuestos bioactivos como alcaloides, terpenoides, fenólicos y solanesol de materiales vegetales de tabaco. La sonicación puede utilizarse en la extracción en agua fría sin disolventes (por ejemplo, para preparar extractos orgánicos) o puede combinarse con un disolvente de su elección.
Aprenda más sobre los disolventes para la extracción ultrasónica de productos botánicos!

Hielscher ultrasonicator UP400St with sonotrode S24d22L2 for extraction of nicotine and harmala from tobacco leaves.

Procesador de ultrasonidos UP400St (400 vatios) para la extracción de alcaloides como la nicotina y la harmala de las hojas de tabaco.

Extractores de ultrasonidos de alto rendimiento

Procesador ultrasónico UIP4000hdT (4kW) para la extracción de pectinas en un proceso industrial en línea.Los equipos de ultrasonidos de Hielscher son una herramienta de extracción habitual para el aislamiento de compuestos bioactivos de productos botánicos. Suministrando extractores ultrasónicos para todas las escalas de proceso, Hielscher puede recomendarle el sistema ultrasónico más adecuado para sus necesidades. Empezando por los compactos, pero potentes sistemas de laboratorio para el análisis y las pruebas de viabilidad, Hielscher ofrece toda la gama de ultrasonidos de laboratorio y planta piloto hasta ultrasonido totalmente industrial reactores. Al ofrecer todo el ancho de banda de los procesadores de ultrasonidos, Hielscher tiene la configuración ideal para su proceso de extracción. Dependiendo del volumen y el objetivo de su proceso, la extracción por ultrasonidos puede realizarse en modo de flujo continuo o por lotes. Los accesorios del colector, como sonotrodos, bocinas de refuerzo, celdas de flujo y reactores, permiten equipar el procesador de ultrasonidos para cumplir los objetivos del proceso de forma ideal.
Los procesadores de ultrasonidos de Hielscher se pueden controlar con precisión y los datos del proceso se registran automáticamente en la tarjeta SD integrada de nuestros sistemas digitales de ultrasonidos. El control fiable de los parámetros del proceso garantiza una alta calidad constante del producto. El registro automático de los datos de los parámetros del proceso permite una fácil estandarización del proceso y el cumplimiento de las buenas prácticas de fabricación (GMP).
La robustez de los equipos de ultrasonidos de Hielscher permite un funcionamiento ininterrumpido en entornos de trabajo pesado y exigentes. El manejo sencillo y seguro, así como el bajo mantenimiento, hacen de los sistemas de ultrasonidos de Hielscher el caballo de batalla fiable en su producción.

En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
0,5 a 1,5 mL n.a. VialTweeter
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 UIP4000
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

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Procesadores ultrasónicos de alta potencia desde laboratorio hasta escala piloto e industrial.

El ultrasonido industrial UIP2000hdT en un stand especial

UIP2000hdT, un potente ultrasonido de alto rendimiento de 2kW



Información interesante

¿Por qué es tan eficaz la extracción por ultrasonidos?

La extracción asistida por ultrasonidos (EAU) se basa en el acoplamiento de ondas de ultrasonido muy intensas (ondas acústicas) en un líquido o lodo. Las ondas acústicas crean ciclos alternativos de alta presión y baja presión, lo que da lugar al fenómeno de la cavitación acústica. El fenómeno de la cavitación ultrasónica o acústica se caracteriza por condiciones extremas, localmente confinadas, de presiones, temperaturas y fuerzas de cizallamiento muy elevadas. En las proximidades de las burbujas de cavitación que implosionan, se pueden medir temperaturas de hasta 5000K, presiones de 1000 atmósferas, velocidad de calentamiento y enfriamiento superior a 1010 K/s y chorros de líquido con una velocidad de hasta 280m/s, que aparecen como una fuerza de cizallamiento muy elevada y turbulencias en la zona de cavitación. La combinación de estos factores (presión, calor, cizallamiento y turbulencia) perturba las células (lisis) e intensifica la transferencia de masa durante el proceso de extracción. De este modo, se favorece la extracción líquido-sólido de los fitoconstituyentes de las células vegetales. La técnica de extracción por ultrasonidos se aplica ampliamente para la extracción exitosa y eficiente de flavonoides, polisacáridos, alcaloides, fitoesteroles, polifenoles y pigmentos de las plantas.

Los disruptores ultrasónicos se utilizan para extracciones de fuentes fitotecnológicas (por ejemplo, plantas, algas, hongos).

Extracción ultrasónica de células vegetales: la sección transversal microscópica (TS) muestra el mecanismo de acción durante la extracción ultrasónica de células (aumento 2000x)[recurso: Vilkhu et al. 2011].

Tabaco

Varias plantas del género Nicotiana y de la familia de las solanáceas se conocen como plantas de tabaco. Además de ser el término comúnmente utilizado para la planta, el tabaco describe también los productos preparados a partir de las hojas curadas de la planta del tabaco. Aunque Nicotiana tabacum es el principal cultivo utilizado para la producción de tabaco y nicotina, existen más de 70 especies de plantas de tabaco. N. tabacum es la especie dominante utilizada para los productos del tabaco, sin embargo, la variante más potente N. rustica puede encontrarse en todo el mundo y se utiliza para.
El tabaco contiene el alcaloide estimulante nicotina, así como alcaloides harmala. Las hojas de tabaco secas y curadas se utilizan principalmente para fumar en cigarrillos, puros, pipas, shishas, así como en cigarrillos electrónicos, cigarros electrónicos, pipas electrónicas y vaporizadores. También se pueden consumir en forma de rapé, tabaco de mascar, tabaco para mojar y snus.

La familia de las plantas de tabaco contiene varias (sub)especies, que presentan diferentes perfiles de alcaloides y sabores.
El tabaco oriental (Nicotiana tabacum L.) es una especie de tabaco que se cultiva principalmente en Turquía, Grecia y zonas limítrofes, y que se utiliza para la producción comercial de cigarrillos, puros y tabaco de mascar. Tiene un fuerte sabor característico, es relativamente bajo en nicotina y alto en azúcares reductores, ácidos y aceite aromático volátil, que da a los productos del tabaco un aroma intenso.

Se conocen 67 especies naturales de tabaco. A continuación se enumeran las especies más comunes:

  • Nicotiana acuminata (Graham) Hook. - tabaco de flor múltiple
  • Nicotiana africana Merxm.
  • Nicotiana alata Link & Otto - tabaco alado, tabaco de jazmín, tanbaku (persa)
  • Nicotiana attenuata Torrey ex S. Watson - tabaco coyote
  • Nicotiana benthamiana Domin
  • Nicotiana clevelandii A. Gray
  • Nicotiana glauca Graham - tabaco de árbol, tabaco de árbol brasileño, tabaco de arbusto, árbol de mostaza
  • Nicotiana glutinosa L.
  • Nicotiana langsdorffii Weinm.
  • Nicotiana longiflora Cav.
  • Nicotiana occidentalis H.-M. Wheeler
  • Nicotiana obtusifolia M. Martens & Galeotti - tabaco del desierto, punche, “tabaquillo”
  • Nicotiana otophora Griseb.
  • Nicotiana plumbaginifolia Viv.
  • Nicotiana quadrivalvis Pursh
  • Nicotiana rustica L. - Tabaco azteca, mapacho
  • Nicotiana suaveolens Lehm. - Tabaco australiano
  • Nicotiana sylvestris Speg. & Viene - tabaco sudamericano, tabaco de bosque
  • Nicotiana tabacum L. - tabaco comercial cultivado para la producción de cigarrillos, cigarros, tabaco de mascar, etc.
  • Nicotiana tomentosiformis Goodsp.

Las tres especies que aparecen a continuación son híbridos creados por el hombre:

  • Nicotiana × didepta N. debneyi × N. tabacum
  • Nicotiana × digluta N. glutinosa × N. tabacum
  • Nicotiana × sanderae Hort. ex Wats. N. alata × N. forgetiana

Tipos de tabaco
El proceso de curado y posterior envejecimiento de las hojas de tabaco induce una lenta oxidación y degradación de los carotenoides presentes en la hoja de tabaco. Debido a la oxidación, se sintetizan ciertos compuestos en las hojas de tabaco, que dan lugar a sabores aromáticos de heno dulce, té, aceite de rosas o frutas, que contribuyen al “suavidad” del humo. Los almidones se convierten en azúcares, que posteriormente glican las proteínas y se oxidan en productos finales de glicación avanzada (AGE). Se trata de un proceso de caramelización que también da al humo su sabor.
El método de preparación y curado del tabaco influye en sus características aromáticas finales. El curado puede realizarse al aire, al fuego, a la chimenea o al sol. Por ejemplo, el tabaco curado al fuego (por ejemplo, el procedente de Francia) sólo contiene bajos niveles de alcaloides, mientras que el tabaco Burley curado al aire (por ejemplo, el procedente de Guatemala) es conocido por su alto contenido en alcaloides.