La ultrasonicación supera a otros métodos de extracción en velocidad
La rapidez del procedimiento de extracción ultrasónica y el consiguiente ahorro de tiempo en la producción de extractos son una de las numerosas ventajas de la extracción ultrasónica 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, la extracción térmica a reflujo, la extracción Soxhlet o la extracción por microondas, y los resultados de las investigaciones demuestran la ventaja significativa de la ultrasonicación en cuanto a velocidad y rendimiento de extracción.
La ultrasonicación como procedimiento de extracción rápido
La extracción ultrasónica de compuestos bioactivos es bien conocida por sus altos rendimientos, la alta calidad de sus extractos, su breve tiempo de extracción, su bajo consumo energético y su capacidad para trabajar con disolventes muy suaves. Todos estos factores contribuyen a la extraordinaria eficiencia global de la extracción ultrasónica de componentes bioactivos de materiales vegetales.
A continuación encontrará una selección de informes de investigación científica en los que se comparó la extracción ultrasónica (también denominada extracción asistida por ultrasonidos / UAE) con otras técnicas de extracción, como la maceración, la extracción Soxhlet, la extracción térmica a reflujo, la extracción con CO2 supercrítico y la extracción por microondas.
Ultrasonicador UP400St para la extracción rápida de materiales vegetales por lotes
| Aplicación de extracción | Tiempo de extracción ultrasónica | Tiempo del método de extracción alternativo | Información adicional | Fuente |
|---|---|---|---|---|
| Extracción de antocianinas de bayas de mirto | 5 min | 15 min microondas |
ultrasonicador UP200S | Gonzalez et al., 2019 |
| Extracción de hojas de boldo | 5-30 min | 15-90 min maceración |
ultrasonicador UIP1000hdT «Podemos observar que, con una sonicación de 5 a 30 min, el rendimiento equivale al de la maceración convencional de 15 a 90 min: UAE requiere un tercio del tiempo que necesita la maceración convencional para extraer el material soluble de las hojas.» |
Petigny et al., 2013 |
| Extracción de fenoles totales y flavonoides de la salvia | 11 min | 30 min extracción convencional con un baño de agua con agitación a 60ºC |
extractores ultrasónicos UP100H, UP400S |
Dent et al., 2015 |
| Extracción de polifenoles de hojas de olivo | 21 min | 60 min extracción térmica convencional a reflujo |
ultrasonicador UP400S | Dobrinčić et al., 2020 |
| Extracción de compuestos fenólicos bioactivos de hojas de Malva sylvestris | 49 min 48 °C a 110 W |
5 h extracción en lecho agitado a 150 rpm |
Ultrasonicador UP200S El análisis por HPLC reveló que la concentración de compuestos fenólicos bioactivos aumentó significativamente (p≺0,05) bajo las condiciones óptimas de UAE . |
Bimakr et al., 2017 |
| Extracción de lípidos de semillas de melón de invierno (Benincasa hispida) | ∼36 min | Extracción con dióxido de carbono supercrítico combinada con la técnica de oscilación de presión (SCE-PST) (∼50 min), extracción supercrítica con CO2 (∼97 min) y extracción Soxhlet convencional (∼360 min) | La comparación de la extracción con dióxido de carbono supercrítico (sCO2), la extracción asistida por ultrasonidos (UAE), la extracción con 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 eficiente y rápida. | Bimakr et al. (2015) |
La comparación de la extracción con dióxido de carbono supercrítico (sCO2), la extracción asistida por ultrasonidos (UAE), la extracción con 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 eficiente y rápida.
- Alta eficiencia de extracción
- Rendimientos de extracción superiores
- Proceso rápido
- Bajas temperaturas
- Adecuada para extraer compuestos termolábiles
- Compatible con cualquier disolvente
- Bajo consumo energético
- Técnica de extracción ecológica
- Funcionamiento sencillo y seguro
- Bajos costes de inversión y funcionamiento
- Funcionamiento 24/7 en condiciones de trabajo intensivo
Extractores ultrasónicos de alto rendimiento para el aislamiento rápido de compuestos
Los equipos ultrasónicos de última generación de Hielscher permiten extraer rápidamente 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 aplicar las condiciones de extracción más eficientes y suaves, obteniendo extractos sin daños y de elevada bioactividad. Los parámetros de extracción ultrasónica, como el tamaño de partícula de la materia prima, el tipo de disolvente, la relación sólido/disolvente y el tiempo de extracción, pueden optimizarse para alcanzar la máxima eficiencia y los mejores resultados globales. Dado que la extracción ultrasónica es un método de extracción no térmico, puede evitarse la degradación térmica de los componentes bioactivos, lo que permite obtener extractos de calidad superior.
En conjunto, ventajas como el alto rendimiento, el breve tiempo de extracción, la baja temperatura de extracción y la menor cantidad de disolvente necesaria hacen de la sonicación el método de extracción preferido.
La ultrasonicación supera a las microondas en la extracción de antocianinas de bayas de mirto. La sonicación es tres veces más rápida que la extracción por microondas.
La comparación de la extracción ultrasónica con la extracción convencional en un baño de agua con agitación muestra una reducción significativa del tiempo de extracción de fenoles totales y flavonoides de la salvia cuando se utiliza la extracción por ultrasonidos. La extracción ultrasónica requiere solo un tercio del tiempo de extracción en un baño de agua con agitación.
Extracción ultrasónica: consolidada en el laboratorio y la industria
La extracción ultrasónica se utiliza ampliamente para extraer todo tipo de compuestos bioactivos de materiales vegetales, hongos, algas, bacterias y células de mamíferos. La extracción ultrasónica se ha consolidado como una técnica sencilla, rentable y muy eficiente que supera a otras técnicas de extracción tradicionales por sus mayores rendimientos de extracción y su menor duración de procesamiento.
Gracias a la disponibilidad de sistemas ultrasónicos de laboratorio, de sobremesa y totalmente industriales, la extracción ultrasónica es hoy una tecnología consolidada y fiable. Los extractores ultrasónicos de Hielscher están instalados en plantas de procesamiento industrial de todo el mundo para la producción de compuestos bioactivos de calidad alimentaria y farmacéutica.
La siguiente tabla ofrece una indicación de la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros ultrasonicadores:
| Volumen del lote | Caudal | Equipos 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 | conjunto 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.
Bibliografía / 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 de interés
Principio de funcionamiento de la extracción ultrasónica
La extracción ultrasónica es un método ampliamente 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 ultrasónica 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. Al adaptar el proceso de sonicación específicamente a un compuesto determinado o a varios compuestos, puede elegirse la configuración más adecuada para obtener un extracto de calidad extraordinariamente alta.
Las ondas ultrasónicas acopladas a un líquido o una suspensión generan vibraciones intensas y cavitación acústica. La cavitación acústica, también denominada cavitación ultrasónica, se caracteriza por diferencias de presión extremadamente elevadas que se producen localmente, fuerzas de cizallamiento y chorros de líquido. Estas fuerzas rompen las paredes celulares, provocan la ruptura de las células vegetales e intensifican la transferencia de masa entre el interior celular y el disolvente. De este modo, los componentes bioactivos se liberan eficientemente en el disolvente circundante, desde el cual las moléculas objetivo pueden aislarse y purificarse fácilmente (por ejemplo, mediante rotor-evaporation, destilación por arrastre de vapor o HPLC).
Extracción ultrasónica de células vegetales: el corte transversal microscópico (TS) muestra el mecanismo de acción durante la extracción ultrasónica de células (aumento de 2000x)
[source: Vilkhu et al. 2011]
Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento desde escala de laboratorio hasta escala industrial.