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 plantas. La extracción ultrasónica se ha comparado científicamente con técnicas de extracción alternativas, como la extracción con CO2 supercrítico, la maceración, el reflujo de calor, Soxhlet o la extracción por microondas, y los resultados de la investigación demuestran la ventaja significativa de la ultrasonicación en cuanto a velocidad de extracción y rendimiento.
Ultrasonidos 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 componentes bioactivos de 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, reflujo de calor, CO2y extracción por microondas.
Ultrasonidos UP400St para la extracción a alta velocidad de productos botánicos por lotes
| Aplicación de extracción | Tiempo de extracción por ultrasonidos | Tiempo del método de extracción alternativo | Información complementaria | Fuente |
|---|---|---|---|---|
| Extracción de antocianinas de bayas de mirto | 5 minutos | 15 minutos microondas |
Ultrasonidos UP200S | González y otros, 2019 |
| Extracción de hojas de boldo | 5-30 min | 15-90 min maceración |
Ultrasonicador UIP1000hdT "Vemos que de 5 a 30 min de sonicación, el rendimiento es equivalente al de la maceración convencional de 15 a 90 min: 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 salvia | 11 minutos | 30 min extracción convencional con agitador al baño maría a 60ºC |
Extractores por ultrasonidos UP100H, UP400S |
Dent y otros, 2015 |
| Extracción de polifenoles de hoja de olivo | 21 minutos | 60min extracción por reflujo de calor convencional |
Ultrasonidos UP400S | Dobrinčić y otros, 2020 |
| Extracción de fenoles bioactivos de las hojas de Malva sylvestris | 49 min 48°C a 110W |
5 h extracción en lecho agitado a 150 rpm |
Ultrasonidos UP200S El análisis por HPLC reveló que la concentración de fenoles bioactivos aumentó significativamente (p≺0,05) bajo el óptimo UAE condiciones. |
Bimakr y otros, 2017 |
| Extracción de lípidos de semillas de melón de invierno (Benincasa hispida) | ∼36 min | Extracción supercrítica de dióxido de carbono combinada con la técnica de oscilación de presión (SCE-PST) (∼50 min), CO2 (∼97 min), y la extracción Soxhlet convencional (∼360 min) | Comparación del dióxido de carbono supercrítico (sCO2), extracción asistida por ultrasonidos (UAE), extracción supercrítica de dióxido de carbono combinada con la técnica de oscilación de presión (SCE-PST) y la extracción Soxhlet muestra que la EAU es la técnica de extracción más eficaz y rápida. | Bimakr et al. (2015) |
Comparación del dióxido de carbono supercrítico (sCO2), extracción asistida por ultrasonidos (UAE), extracción supercrítica de dióxido de carbono 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 eficacia de extracción
- Rendimientos de extracción superiores
- proceso rápido
- Bajas temperaturas
- Apto para extraer compuestos termolábiles
- Compatible con cualquier disolvente
- Bajo consumo de energía
- Técnica de extracción ecológica
- Funcionamiento sencillo y seguro
- Bajos costes de inversión y explotación
- Funcionamiento 24 horas al día, 7 días a la semana
Extractores ultrasónicos de alto rendimiento para el aislamiento exprés de compuestos
Los equipos de ultrasonidos 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 la entrada de energía, permite obtener las condiciones de extracción más eficientes y suaves, produciendo extractos altamente bioactivos y sin daños. La optimización de los parámetros de extracción por ultrasonidos, como el tamaño de las partículas de la materia prima, el tipo de disolvente, la proporción sólido-disolvente y el tiempo de extracción, puede optimizarse para obtener la máxima eficacia y los mejores resultados generales. Dado que la extracción ultrasónica es un método de extracción no térmico, puede evitarse la degradación térmica de los ingredientes bioactivos, lo que se traduce en una calidad superior del extracto.
En general, ventajas como el alto rendimiento, el corto tiempo de extracción, la baja temperatura de extracción y la menor necesidad de disolventes hacen de la sonicación el método de extracción preferido.
El ultrasonido supera al 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 de la extracción por ultrasonidos frente a la extracción convencional con un agitador en 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 al baño maría.
Extracción por ultrasonidos: Establecida en el laboratorio y la industria
La extracción por ultrasonidos se aplica ampliamente a la extracción de cualquier tipo de compuesto bioactivo de plantas, hongos, algas, bacterias y células de mamíferos. La extracción por ultrasonidos se ha consolidado como una técnica sencilla, rentable y muy eficaz que supera a otras técnicas de extracción tradicionales por su mayor rendimiento y menor duración del proceso.
Gracias a la disponibilidad de sistemas de ultrasonidos de laboratorio, de sobremesa y totalmente industriales, la extracción por ultrasonidos es hoy en día una tecnología consolidada y fiable. Los extractores ultrasónicos de Hielscher están instalados en todo el mundo en instalaciones de procesamiento industrial para la producción de compuestos bioactivos de calidad alimentaria y farmacéutica.
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 componentes bioactivos de 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 compuesto determinado o a varios compuestos, se puede elegir la configuración más idónea para obtener un extracto de calidad extraordinariamente alta.
Las ondas ultrasónicas acopladas en 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 celulares, alteran las células vegetales e intensifican la transferencia de masa entre el interior celular 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 ultrasónica de células vegetales: la sección transversal microscópica (TS) muestra el mecanismo de acciones durante la extracción ultrasónica de células (aumento 2000x)
[fuente: Vilkhu et al. 2011].
Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.