Extracción ultrasónica de tabaco
La extracción convencional de tabaco es un proceso lento que requiere mucho tiempo e implica el uso de disolventes tóxicos a altas temperaturas, lo que hace que el proceso sea peligroso. La extracción asistida por ultrasonidos de alcaloides del tabaco puede realizarse con agua o disolventes suaves en un proceso rápido de unos pocos minutos. Los alcaloides del tabaco extraídos por ultrasonidos, como la nicotina, se liberan mediante un procedimiento rápido y muy eficiente que proporciona altos rendimientos 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 es un método de extracción rápido, eficaz y práctico, basado en la aplicación de ultrasonidos de potencia. Las ondas ultrasónicas intensas generan micromovimientos rápidos y cavitación acústica en sistemas sólido-líquido (por ejemplo, material vegetal en un disolvente, como hojas de tabaco en etanol), lo que aumenta la transferencia de masa y acelera el proceso de extracción. En comparación con otras técnicas avanzadas de extracción, como la extracción con fluidos supercríticos y la extracción por pares iónicos, la extracción asistida por ultrasonidos es considerablemente más económica, más respetuosa con el medio ambiente, más segura y más fácil de utilizar. Por ello, la extracción ultrasónica es la técnica de extracción preferida para liberar compuestos bioactivos de materiales vegetales.
La extracción ultrasónica produce un extracto de amplio espectro que contiene nicotina, el alcaloide principal, que representa el 94–98% del contenido total de alcaloides del tabaco, así como los alcaloides nornicotina, anabasina, anatabina, cotinina y miosmina.
¡Obtenga más información sobre la extracción de alcaloides de material vegetal con un ultrasonicador de sonda!
Sonicador UP400St (400 vatios) para la extracción de alcaloides como nicotina, nornicotina, ácido clorogénico, etc., de hojas de tabaco.
Extractos de tabaco de espectro completo mediante sonicación
Los alcaloides como la nicotina y la nornicotina, el ácido clorogénico, los compuestos fenólicos, el solanesol y otros compuestos bioactivos pueden aislarse de forma rápida, eficiente 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. El proceso completo de extracción convencional dura aproximadamente 24h, por lo que 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 pocos minutos, lo que convierte la extracción en un procedimiento rápido. Además, al utilizar agua o disolventes suaves, el proceso es completamente seguro y práctico.
Los extractos de espectro completo producidos por ultrasonidos contienen el alcaloide principal, la nicotina, así como alcaloides secundarios o minoritarios, como anabasina o 3-(2-piperidinyl)pyridine, anatabina o 3-(2-1,2,3,6-tetrahydropyridyl)pyridine, cotinina o 1-methyl-5-(3-pyridyl)-2-pyrrolidinone), 2,3’-dipyridyl o isonicoteína, N-formilnornicotina o 2-(3-pyridyl)pyrrolidinecarbaldehyde, miosmina o 3-(1-pyrrolin-2-yl)pyridine, nornicotina o 3-(pyrrolidin-2-yl)pyridine, y beta-nicotirina o 3-(1-methylpyrrol-2-yl)pyridine.
El contenido de estos alcaloides varía según la especie de tabaco y los productos de tabaco. Mientras que la nicotina es el alcaloide principal y representa el 94–98% del contenido total de alcaloides, la nornicotina y la anatabina son los dos alcaloides secundarios más abundantes, y cada uno representa aproximadamente entre el 2% y el 6% del contenido total de alcaloides del tabaco.
- Mayor rendimiento
- Alta calidad
- Extracción rápida
- Proceso suave y no térmico
- Agua o disolvente
- Funcionamiento sencillo y seguro
Elija entre una amplia selección de disolventes
Con la extracción ultrasónica puede elegir entre diversos disolventes, como agua, alcohol, etanol, metanol, mezclas de etanol y agua o disolventes fuertes, como heptano o hexano. Todos los disolventes mencionados se han probado con éxito y han demostrado ser eficaces para aislar compuestos bioactivos, como alcaloides, terpenoides, compuestos fenólicos y solanesol, de materiales vegetales del tabaco. La sonicación puede utilizarse en la extracción con agua fría sin disolventes (por ejemplo, para preparar extractos orgánicos) o combinarse con el disolvente que elija.
¡Obtenga más información sobre los disolventes para la extracción ultrasónica de materiales vegetales!
¡Obtenga más información sobre la extracción con hexano intensificada por ultrasonidos!
Extracción ultrasónica de nicotina de hojas de tabaco con el sonicador UP200Ht
Extractores ultrasónicos de alto rendimiento
Los equipos ultrasónicos de Hielscher se utilizan habitualmente como herramientas de extracción para aislar compuestos bioactivos de materiales vegetales. Al suministrar extractores ultrasónicos para todas las escalas de proceso, Hielscher puede recomendarle el sistema ultrasónico más adecuado para sus necesidades. Partiendo de unos sistemas de laboratorio compactos pero potentes para análisis y ensayos de viabilidad, Hielscher ofrece una gama completa, desde ultrasonicadores de laboratorio y de planta piloto hasta reactores ultrasónicos plenamente industriales. Con su gama completa de procesadores ultrasónicos, Hielscher dispone de la configuración ideal para su proceso de extracción. Según el volumen y el objetivo del proceso, la extracción ultrasónica puede realizarse por lotes o en flujo continuo. Una amplia variedad de accesorios, como sonotrodos, amplificadores de amplitud, celdas de flujo y reactores, permite equipar el procesador ultrasónico para cumplir de forma óptima los objetivos del proceso.
Los procesadores ultrasónicos de Hielscher pueden controlarse con precisión, y los datos del proceso se registran automáticamente en la tarjeta SD integrada de nuestros sistemas ultrasónicos digitales. El control fiable de los parámetros del proceso garantiza una calidad del producto constantemente alta. El registro automático de los parámetros del proceso facilita la estandarización del proceso y el cumplimiento de las buenas prácticas de fabricación (GMP).
La robustez de los equipos ultrasónicos de Hielscher permite el funcionamiento 24/7 en condiciones de trabajo intensivo y en entornos exigentes. Su funcionamiento sencillo y seguro, junto con sus escasas necesidades de mantenimiento, convierte a los sistemas ultrasónicos de Hielscher en equipos de trabajo fiables para su producción.
La siguiente tabla ofrece una orientación sobre la capacidad aproximada de procesamiento de nuestros ultrasonicadores:
| Volumen del lote | Caudal | Equipos 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 | conjunto de UIP16000 |
¡Póngase en contacto con nosotros ahora para obtener más información! ¡Nuestro personal cualificado estará encantado de hablar con usted sobre su proceso de extracción!
¡Contáctenos! / ¡Consúltenos!
Procesadores ultrasónicos de alta potencia, desde la escala de laboratorio hasta la escala piloto e industrial.
UIP2000hdT, un potente ultrasonicador de alto rendimiento de 2 kW
Bibliografía/Referencias
- Esclapez, M.D.; García-Pérez, J.V.; Mulet, A.; Cárcel, J.A. (2011): Ultrasound-Assisted Extraction of Natural Products. Food Engineering Reviews, Volume 3, 2011. 108–120.
- Vinatoru, M. (2001): An overview of the ultrasonically assisted extraction of bioactive principles from herbs. Ultrasonics Sonochemistry 8(3):303-13.
- Chen, P.X.; Qian, N.; Burton, H.R.; Moldoveanu, S.C. (2005): Analysis of Minor Alkaloids in Tobacco: A Collaborative Study. Contributions to Tobacco Research, Vol. 21, No.7, 2005.
- Yuegang Zuo, Liliang Zhang, Jingping Wu, Johnathan W. Fritz, Suzanne Medeiros, Christopher Rego (2004): Ultrasonic extraction and capillary gas chromatography determination of nicotine in pharmaceutical formulations. Analytica Chimica Acta, Volume 526, Issue 1, 2004. 35-39.
Información de interés
¿Por qué es tan eficaz la extracción ultrasónica?
Ultrasonically-assisted extraction (UAE) se basa en el acoplamiento de ondas ultrasónicas de alta intensidad (ondas acústicas) a un líquido o una suspensión. Las ondas acústicas crean ciclos alternos de alta presión / baja presión que dan lugar al fenómeno de cavitación acústica. El fenómeno de cavitación ultrasónica o acústica se caracteriza por condiciones extremas, confinadas localmente, de presiones, temperaturas y fuerzas de cizallamiento muy elevadas. Cerca de las burbujas de cavitación que implosionan pueden medirse temperaturas de hasta 5000K, presiones de 1000 atmósferas, una velocidad de calentamiento y enfriamiento superior a 1010 K/s y chorros de líquido con velocidades de hasta 280 m/s, que se manifiestan como fuerzas de cizallamiento muy elevadas y turbulencias en la zona de cavitación. La combinación de estos factores (presión, calor, cizallamiento y turbulencia) provoca la ruptura de las células (lisis) e intensifica la transferencia de masa durante el proceso de extracción. De este modo, se favorece la extracción líquido-sólido de fitoconstituyentes de las células vegetales. La técnica de extracción ultrasónica se utiliza ampliamente para la extracción eficaz y eficiente de flavonoides, polisacáridos, alcaloides, fitoesteroles, polifenoles y pigmentos de plantas.
Extracción ultrasónica de células vegetales: la sección transversal microscópica (TS) muestra el mecanismo de acción durante la extracción ultrasónica de células (aumento de 2000x) [resource: Vilkhu et al. 2011]
Tabaco
Diversas plantas del género Nicotiana y de la familia Solanaceae (solanáceas) se conocen como plantas de tabaco. Además de ser el término utilizado habitualmente para la planta, tabaco también designa los productos preparados a partir de las hojas curadas de la planta de tabaco. Aunque Nicotiana tabacum es el principal cultivo utilizado para la producción de tabaco y nicotina, existen más de 70 especies vegetales de tabaco. N. tabacum es la especie predominante utilizada para los productos de tabaco; sin embargo, la variante más potente N. rustica se encuentra en todo el mundo y se utiliza para la producción de plaguicidas. Al comparar el contenido de nicotina, las hojas de N. rustica presentan un contenido de nicotina de hasta el 9%, mientras que las hojas de N. tabacum contienen aproximadamente entre el 1 y el 3%.
El tabaco contiene el alcaloide estimulante nicotina, así como alcaloides de harmala. Las hojas de tabaco secas y curadas se utilizan principalmente para fumar en cigarrillos, puros, pipas y cachimbas, así como en cigarrillos electrónicos, puros electrónicos, pipas electrónicas y vaporizadores. También pueden consumirse como rapé, tabaco de mascar, tabaco húmedo de uso oral y snus.
La familia de plantas del tabaco contiene diversas especies y subespecies que presentan distintos perfiles de alcaloides y sabores.
El tabaco oriental (Nicotiana tabacum L.) es una especie de tabaco cultivada principalmente en Turquía, Grecia y las zonas vecinas, utilizada para la producción comercial de cigarrillos, puros y tabaco de mascar. Tiene un sabor intenso y característico, un contenido relativamente bajo de nicotina y un contenido elevado de azúcares reductores, ácidos y aceite aromático volátil, lo que confiere un aroma intenso a los productos de tabaco.
Se conocen 67 especies naturales de tabaco. A continuación se enumeran las especies más comunes:
- Nicotiana acuminata (Graham) Hook. – tabaco de muchas flores
- Nicotiana africana Merxm.
- Nicotiana alata Link & Otto – tabaco alado, tabaco jazmín, tanbaku (persa)
- Nicotiana attenuata Torrey ex S. Watson – tabaco del coyote
- Nicotiana benthamiana Domin
- Nicotiana clevelandii A. Gray
- Nicotiana glauca Graham – tabaco arbóreo, tabaco arbóreo brasileño, tabaco arbustivo, árbol de la 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. & Comes – tabaco sudamericano, tabaco de bosque
- Nicotiana tabacum L. – tabaco comercial cultivado para la producción de cigarrillos, puros, tabaco de mascar, etc.
- Nicotiana tomentosiformis Goodsp.
Las tres especies siguientes son híbridos creados por el ser humano:
- 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 oxidación y degradación lentas de los carotenoides presentes en la hoja de tabaco. Debido a la oxidación, se sintetizan determinados compuestos en las hojas de tabaco que producen notas aromáticas de heno dulce, té, aceite de rosa o fruta, que contribuyen a la «suavidad» del humo. Los almidones se convierten en azúcares, que posteriormente glican las proteínas y se oxidan para formar productos finales de glicación avanzada (AGEs). Se trata de un proceso de caramelización que también confiere sabor al humo.
El método de preparación y curado del tabaco influye en sus características aromáticas finales. El curado puede realizarse al aire, al fuego, mediante conductos de calor y al sol. Por ejemplo, el tabaco curado mediante conductos de calor (por ejemplo, de Francia) contiene niveles bajos de alcaloides, mientras que el tabaco Burley curado al aire (por ejemplo, procedente de Guatemala) es conocido por su elevado contenido de alcaloides.