La ultrasonicación supera a otros métodos de extracción por su rapidez
El rápido procedimiento de extracción por ultrasonidos y el consiguiente ahorro de tiempo en la producción de extractos son una de las muchas ventajas de la extracción por ultrasonidos de compuestos bioactivos de las plantas. La extracción por ultrasonidos se ha comparado científicamente con otras técnicas de extracción alternativas, como la extracción con CO2 supercrítico, la maceración, el reflujo de calor, el Soxhlet o la extracción por microondas, y los resultados de la investigación demuestran la importante ventaja de la extracción por ultrasonidos en cuanto a la velocidad y el rendimiento de la misma.
Ultrasonido como procedimiento de extracción rápida
La extracción ultrasónica de compuestos bioactivos es bien conocida por su alto rendimiento, la alta calidad de los extractos, el corto tiempo de extracción, el bajo consumo de energía y la capacidad de trabajar con disolventes muy suaves. Todos estos factores contribuyen a la extraordinaria eficacia global de la extracción por ultrasonidos de los componentes bioactivos de los materiales vegetales.
A continuación puede encontrar una selección de informes de investigación científica, en los que la extracción por ultrasonidos (también extracción asistida por ultrasonidos / UAE) se compararon con otras técnicas de extracción como la maceración, Soxhlet, flujo de calor, CO supercrítico2y la extracción por microondas.
ultrasonido UP400St para la extracción a alta velocidad de productos botánicos en modo batch
| Aplicación de la extracción | Tiempo de extracción por ultrasonidos | Tiempo del método de extracción alternativo | Información adicional | Fuente |
|---|---|---|---|---|
| Extracción de antocianinas de las bayas de mirto | 5 minutos | 15 minutos microondas |
ultrasonidos UP200S | González y otros, 2019 |
| Extracción de hojas de boldo | 5-30 minutos | 15-90 min. Maceración |
ultrasonidos UIP1000hdT "Podemos ver que de 5 a 30 minutos de sonicación, el rendimiento es equivalente al de la maceración convencional de 15 a 90 minutos: UAE requiere un tercio del tiempo para extraer el material soluble de las hojas en la maceración convencional". |
Petigny y otros, 2013 |
| Extracción de fenoles totales y flavonoides de la salvia | 11 minutos | 30 minutos extracción convencional con agitador de baño de agua a 60ºC |
Extractores por ultrasonidos UP100H, UP400S |
Dent y otros, 2015 |
| Extracción de polifenoles de la hoja de olivo | 21 minutos | 60min extracción convencional por reflujo de calor |
ultrasonidos UP400S | Dobrinčić y otros, 2020 |
| Extracción de fenoles bioactivos de las hojas de Malva sylvestris | 49 minutos 48°C a 110W |
5 h extracción en lecho agitado a 150 rpm |
ultrasonidos UP200S El análisis por HPLC reveló que la concentración de fenólicos bioactivos aumentó significativamente (p≺0,05) bajo el óptimo UAE condiciones. |
Bimakr y otros, 2017 |
| Extracción de lípidos de la semilla de melón de invierno (Benincasa hispida) | ∼36 min. | La extracción de dióxido de carbono supercrítico combinada con la técnica de oscilación de presión (SCE-PST) (∼50 min.), el CO supercrítico2 (∼97 min.), y la extracción Soxhlet convencional (∼360 min.) | comparación del dióxido de carbono supercrítico (sCO2), extracción asistida por ultrasonidos (UAE), la extracción de dióxido de carbono supercrítico combinada con la técnica de oscilación de presión (SCE-PST) y la extracción Soxhlet muestra que la EAU es la técnica de extracción más eficiente y rápida. | Bimakr et al. (2015) |
comparación del dióxido de carbono supercrítico (sCO2), extracción asistida por ultrasonidos (UAE), la extracción de dióxido de carbono supercrítico combinada con la técnica de oscilación de presión (SCE-PST) y la extracción Soxhlet muestra que UAE es la técnica de extracción más eficaz y rápida.
- Alta eficiencia de extracción
- Rendimientos de extracción superiores
- proceso rápido
- Temperaturas bajas
- Adecuado para extraer compuestos termolábiles
- Compatible con cualquier disolvente
- Bajo consumo de energía
- Técnica de extracción ecológica
- operación fácil y segura
- Bajos costos de inversión y operación
- Funcionamiento las 24 horas del día, los 7 días de la semana, bajo carga pesada
Extractores ultrasónicos de alto rendimiento para el aislamiento exprés de compuestos
Los equipos ultrasónicos de última generación de Hielscher permiten una rápida extracción de biomoléculas de alta calidad de las plantas. El control total de los parámetros del proceso, como la amplitud, la temperatura, la presión y el aporte de energía, permite obtener las condiciones de extracción más eficientes y suaves, produciendo extractos no dañados y altamente bioactivos. La optimización de los parámetros de extracción por ultrasonidos, como el tamaño de las partículas de la materia prima, el tipo de disolvente, la relación sólido-disolvente y el tiempo de extracción, pueden optimizarse para obtener la mayor eficacia y los mejores resultados generales. Dado que la extracción por ultrasonidos es un método de extracción no térmico, se puede evitar la degradación térmica de los ingredientes bioactivos, lo que da lugar a una calidad superior del extracto.
En general, las ventajas como el alto rendimiento, el corto tiempo de extracción, la baja temperatura de extracción y la reducción de las necesidades de disolventes hacen que la sonicación sea el método de extracción preferido.
La ultrasonidos supera a las microondas en la extracción de antocianinas de las bayas de mirto. La sonicación es tres veces más rápida que la extracción por microondas.
La comparación entre la extracción por ultrasonidos y la convencional con un agitador de baño de agua muestra una reducción significativa del tiempo de extracción de los fenoles totales y los flavonoides de la salvia cuando se utiliza la extracción por ultrasonidos. La extracción por ultrasonidos requiere sólo un tercio del tiempo de extracción con un agitador de baño de agua.
Extracción por ultrasonidos: Establecida en el laboratorio y en la industria
La extracción por ultrasonidos se aplica ampliamente para la extracción de cualquier tipo de compuesto bioactivo de productos botánicos, hongos, algas, bacterias y células de mamíferos. La extracción por ultrasonidos se ha establecido como una técnica sencilla, rentable y muy eficiente que supera a otras técnicas de extracción tradicionales por su mayor rendimiento de extracción y menor duración del proceso.
Con sistemas de ultrasonidos de laboratorio, de sobremesa y totalmente industriales, la extracción por ultrasonidos es hoy en día una tecnología consolidada y de confianza. Los extractores ultrasónicos de Hielscher están instalados en todo el mundo en instalaciones de procesamiento industrial para la producción de compuestos bioactivos de grado alimentario y farmacéutico.
En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:
| Volumen del lote | Tasa de flujo | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 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 | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 a 100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | mayor | Grupo de UIP16000 |
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Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para aplicaciones de mezcla, dispersión, emulsificación y extracción a escala de laboratorio, piloto e industrial.
Literatura / Referencias
- Bimakr, Mandana; Ganjloo, Ali; Zarringhalami, Soheila; Ansarian, Elham (2017): Ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from Malva sylvestris leaves and its comparison with agitated bed extraction technique. Food Science and Biotechnology 26(6); 2017.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Bimakr, Mandana; Abdul Rahman, Russly; Ganjloo, Ali; Taip, Farah; Mohd Adzahan, Noranizan; Sarker, Md Zaidul (2016): Characterization of Valuable Compounds from Winter Melon (Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.) Seeds Using Supercritical Carbon Dioxide Extraction Combined with Pressure Swing Technique. Food and Bioprocess Technology 9, 2016. 396-406.
- Bimakr, Mandana, Russly Abdul Rahman, Farah Saleena Taip, Noranizan Mohd Adzahan, Md. Zaidul Islam Sarker, Ali Ganjloo (2012): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Crude Oil from Winter Melon (Benincasa hispida) Seed Using Response Surface Methodology and Evaluation of Its Antioxidant Activity, Total Phenolic Content and Fatty Acid Composition. Molecules 17, No. 10, 2012 11748-11762.
- González de Peredo; Ana V., Vázquez-Espinosa, Mercedes; Espada-Bellido, Estrella; Ferreiro-González, Marta; Amores-Arrocha, Antonio; Palma, Miguel; Barbero, Gerardo; Jiménez-Cantizano, Ana (2019): Alternative Ultrasound-Assisted Method for the Extraction of the Bioactive Compounds Present in Myrtle (Myrtus communis L.). Molecules. 2019 Mar 2;24(5):882.
- Dent, Maja; Verica, Dragović-Uzelac; Garofulić, Ivona; Bosiljkov, Tomislav; Ježek, Damir; Brncic, Mladen (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chemical and Biochemical Engineering Quarterly 29 (3), 2015.
- Dobrinčić, Ana; Maja Repajić, Ivona E. Garofulić, Lucija Tuđen, Verica Dragović-Uzelac; Branka Levaj (2020): Comparison of Different Extraction Methods for the Recovery of Olive Leaves Polyphenols. Processes 8, no. 9, 2020.
Información interesante
Principio de funcionamiento de la extracción por ultrasonidos
La extracción por ultrasonidos es un método muy utilizado para aislar y separar los componentes bioactivos de los materiales vegetales. Dado que la sonicación es compatible con cualquier tipo de disolvente, el procedimiento de extracción por ultrasonidos puede diseñarse de forma óptima en función de los compuestos bioactivos (es decir, los compuestos objetivo), su polaridad, solubilidad, sensibilidad al calor y otros factores. Adaptando el proceso de sonicación específicamente a un determinado compuesto o a varios compuestos, se puede elegir la configuración más idónea para obtener un extracto de extraordinaria calidad.
Las ondas de ultrasonido acopladas a un líquido o lodo crean vibraciones intensas y cavitación acústica. La cavitación acústica aka ultrasónica viene determinada por los diferenciales de presión extremadamente altos que se producen localmente, las fuerzas de cizallamiento y los chorros de líquido. Estas fuerzas rompen las paredes de las células, interrumpen las células vegetales e intensifican la transferencia de masa entre el interior de la célula y el disolvente. De este modo, los ingredientes bioactivos se liberan eficazmente en el disolvente circundante, desde donde las moléculas objetivo pueden aislarse y purificarse fácilmente (por ejemplo, mediante rotor-evaporación, destilación por vapor o HPLC).
Extracción por ultrasonidos de células vegetales: la sección transversal microscópica (TS) muestra el mecanismo de acción durante la extracción por ultrasonidos de las células (aumento 2000x)
[fuente: Vilkhu et al. 2011]
Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.