Strateegiad suuremate saakide saavutamiseks taimsete materjalide ekstraheerimisel
Esmaklassiliste taimeekstraktide tootmiseks suure tõhususega, st esmaklassiliste ekstraktide suurte saakide saamiseks lühikese ekstraheerimisaja jooksul, on vaja suure jõudlusega ekstraheerimistehnikat. Ultraheli ekstraheerimine on protsessi intensiivistav tehnika, mis võimaldab kasutada laia valikut toorainet ja annab kiiresti ning kuluefektiivselt suure saagise kõrgekvaliteedilisi ekstrakte.
Esmaklassilised taimeekstraktid võimsa ultrahelia abil
Kui taimsest materjalist ekstraheeritakse kindlat bioaktiivset ühendit või bioaktiivset fraktsiooni, mõjutavad ekstraheerimisprotsessi mitmed tegurid. Lisaks ekstraheerimistehnoloogiale (nt ultraheli ekstraheerimine) on olulised protsessitegurid, mida tuleb hoolikalt kaaluda, lahusti polaarsus, tooraine ja selle eeltöötlus, tahke aine ja vedeliku suhe (st taimse materjali ja lahusti suhe), ekstraheerimisaeg ning temperatuur. Ultraheliga toetatud ekstraheerimine (UAE) võimaldab ideaalseid töötlustingimusi, mida iseloomustavad üheaegselt õrnus ja suur tõhusus. Õrnade lahustite vaba valik või külmaveeekstraheerimine, madalad temperatuurid ja lühikesed töötlusajad muudavad ultraheli ekstraheerimise parimaks ekstraheerimistehnikaks, mis hoiab ära bioaktiivsete molekulide termilise või keemilise lagunemise. Lisaks sellele võib UAE vabastada taimsest toorainest bioaktiivsete molekulide kogu olemasoleva hulga. Seetõttu on ultraheli töötlus (sonikeerimine) kõige laialdasemalt kasutatav ekstraheerimistehnoloogia suure toimeainesisaldusega ekstraktide tootmiseks.
Taimsete materjalide ekstraheerimine seadmega UP400St (400W, 24kHz)
Mis teeb ultraheli ekstraheerimise paremaks?
Ultraheliga toetatud ekstraheerimine (UAE) on väga tõhus ekstraheerimistehnika, mis põhineb puhtalt mehaanilistel jõududel. Ultraheli- ehk akustilist kavitatsiooni iseloomustavad intensiivsed nihkejõud ning lokaalselt tekkivad suured temperatuuri- ja rõhuerinevused. Need väga intensiivsed kavitatsioonijõud põhjustavad niinimetatud sonoporatsiooni, mis tähendab uute pooride teket ja olemasolevate pooride laienemist rakumembraanis ning taimerakkude struktuuride lõhkumist. Ultraheliga intensiivistatud lahusti voog raku sisemusse ja sealt välja aitab kaasa taimsete ainete kiirele ja täielikule vabanemisele. Kasutades ainult mehaanilisi jõude, ei muuda UAE taimsete molekulide struktuuri keemiliste ainete ega intensiivse kuumtöötluse abil ning hoiab seeläbi ära taimedes leiduvate bioaktiivsete ainete keemilised või kuumusest tingitud muutused. Selle tulemusena annab ultraheli ekstraheerimine kõrgekvaliteedilisi täisspektriga ekstrakte, mis pakuvad kombineeritud taimsete ainete täielikku toimet, mida tuntakse niinimetatud saatjaefektina (entourage effect).
Ultraheli ekstraheerimine: õrn mittetermiline, kuid väga tõhus tehnika esmaklassiliste ekstraktide suurte saakide saamiseks.
Ultraheli ekstraheerimise võrdlus teiste tehnikatega
Ultraheli ekstraheerimine on laialdaselt kasutatav tehnika bioaktiivsete ühendite, nagu antioksüdandid, polüfenoolid, polüsahhariidid, valgud, lipiidid, kannabinoidid ja muud fütokemikaalid, vabastamiseks ja isoleerimiseks taimsest materjalist. Ultraheli töötlus (sonikeerimine) on eelistatud meetod mitmete eeliste tõttu, nagu suur / täielik ekstraktsioonisaagis, kiire mittetermiline töötlus, ühilduvus peaaegu kõigi lahustitega (nt vesi, etanool, metanool, isopropanool, taimeõlid, glütseriin jne), lihtne ja ohutu käsitsemine, väike hooldusvajadus ja paljud muud.
Allolev tabel võrdleb ultraheli ekstraheerimist teiste tavapäraste ekstraheerimismeetoditega, rõhutades UAE eeliseid.
Hielscheri ultraheliekstraktorid paistavad silma tõhususe, töökindluse ja kasutajasõbralikkusega
| Ultraheli ekstraheerimine | Maseratsioon | CO2 ekstraktsioon | Soxhleti meetod | Perkolatsioon | |
|---|---|---|---|---|---|
| Lahusti | ühilduv peaaegu kõigi lahustitega | vesi, vesi- ja mittevesilahustid | CO2 | vesi, vesi- ja mittevesilahustid | orgaanilised lahustid |
| Temperatuur | mittetermiline ekstraheerimine, täpne temperatuuri reguleerimine |
ümbritsev | kuumutamisel | toatemperatuur, mõnikord kasutatakse kuumutamist |
üle kriitilise temperatuuri 31°C |
| Rõhk | võimalik nii atmosfäärirõhk kui ka kõrgendatud rõhk |
atmosfäärirõhk | atmosfäärirõhk | atmosfäärirõhk | väga kõrged rõhud (üle kriitilise rõhu 74 bar) |
| Töötlusaeg | kiire | väga aeglane | aeglane | väga aeglane | mõõdukas |
| Lahusti kogus | väike, taimse materjali suur tahke aine sisaldus lahustis, eriti läbivoolukambriga seadistuse kasutamisel |
suur | mõõdukas | suur | suur kogus superkriitilist CO2 |
| Loodusliku ekstrakti polaarsus | sõltub lahustist; mittepolaarsete ja polaarsete ühendite ekstraheerimiseks on soovitatav kahe lahustiga kaheastmeline ekstraktsioon |
sõltub lahustist | sõltub lahustist | sõltub lahustist | sõltub rõhust (kõrgematel rõhkudel polaarsem) |
| Paindlikkus / skaleeritavus | partii- ja inline-ekstraktsiooniks, lineaarne skaleeritavus |
ainult partiiekstraktsioon, piiratud skaleeritavus |
ainult partiiekstraktsioon, piiratud skaleeritavus |
ainult partiiekstraktsioon, piiratud skaleeritavus |
ainult partiiekstraktsioon, piiratud lineaarne skaleeritavus, väga kallis |
Miks on ultraheliekstraktsioon nii tõhus?
Võimsa ultraheli ekstraktsiooni intensiivistav mehhanism tuleneb peamiselt akustilise kavitatsiooni nähtusest. Ultraheli kavitatsioon põhjustab taimse biomassi osakeste vahelisi kokkupõrkeid, mille tulemuseks on osakestevaheline killustumine ja osakeste suuruse vähenemine. Kui kavitatsioonimullid kollapseeruvad taimsete tahkete osakeste pinnal, suurendavad erosioon ja sonoporatsioon osakeste pinda veelgi. Sellest tulenevalt intensiivistunud massiülekanne hõlbustab selliste molekulide vabanemist nagu valgud, lipiidid, suhkrud, vitamiinid, antioksüdandid, fütokemikaalid ja toidukiudained. Ultraheli tekitatud nihkejõud parandavad vastavalt lahusti tungimist taimse materjali rakumaatriksisse ja rakumembraanide läbilaskvust. Need võimsa ultraheli mehhanismid vastutavad märkimisväärse protsessi intensiivistamise eest, mida saavutatakse, kui ultraheli töötlust (sonikeerimist) kasutatakse taimsete ekstraktide valmistamiseks.
- suur saagis
- esmaklassilise kvaliteediga ekstraktid
- väga tõhus, kiire protsess
- madalad käituskulud
- korratavad tulemused
- lineaarne skaleeritavus
- lihtne & ohutu kasutamine
- töökindlus
Hankige tehnilist teavet Hielscheri ultraheliekstraktorite ja nende eeliste kohta!
Hielscher Ultrasonics projekteerib, toodab ja turustab suure jõudlusega ultraheliekstraktoreid partii- ja pidevaks töötluseks igal tootmismahul. Lisaks kõrgeimatele tehnilistele standarditele ning silmapaistvale töökindlusele ja 24/7/365 töörežiimile tõhusa töö tagamiseks on Hielscheri sonikaatorid lihtsad ja usaldusväärsed kasutada. Kõrge tõhusus, nutikas tarkvara, intuitiivne menüü, automaatne andmete protokollimine ja brauseripõhine kaugjuhtimine on vaid mõned omadused, mis eristavad Hielscheri ekstraktoreid muudest ekstraktsiooniseadmetest.
Hielscheri ultraheliekstraktorite eelised
Tõhusus
- Suurem saagis
- Kiire ekstraktsiooniprotsess – mõne minutiga
- Kvaliteetsed ekstraktid – õrn, mittetermiline ekstraktsioon
- Rohelised lahustid (vesi, etanool, glütseriin, taimeõlid jne)
Lihtsus
- Plug ‘n’ play – seadistamine ja väljaõpe tundide jooksul
- Suur läbilaskevõime – suuremahuliseks ekstraktide tootmiseks
- Partiiviisiline või pidev inline-töö
- Lihtne paigaldus – toetab mitut pinget ja vajab vaid nelja voolikuühendust
- Teisaldatav
- Lineaarne skaleerimine – lisage võimsuse suurendamiseks paralleelselt veel üks ultrahelisüsteem
- Kaugseire ja -juhtimine – arvuti, nutitelefoni või tahvelarvuti kaudu
- Protsessi järelevalvet pole vaja – seadistage ja käivitage
- Suur jõudlus – kavandatud pidevaks 24/7 tootmiseks
- Töökindlus ja väike hooldusvajadus
- Kõrge kvaliteet – kavandatud ja ehitatud Saksamaal
- Kiire laadimine ja tühjendamine partiide vahel
- Hõlpsasti puhastatav
Ohutus
- Lihtne ja ohutu kasutada
- Lahustita või lahustipõhine ekstraktsioon (vesi, etanool, taimeõlid, glütseriin jne)
- Kõrgeid rõhke ja temperatuure pole vaja
- Saadaval on ATEX-sertifitseeritud plahvatuskindlad süsteemid
- Lihtne juhtida (ka kaugjuhtimise teel)
Lahustid ultraheliekstraktsiooniks
Valige oma ekstraheerimisprotsessi jaoks ideaalne lahusti: vesi, vee-alkoholi segu, isopropüülalkohol, heksaan, etanool, metanool, butaan, taimeõlid, glütseriin,
mittetoksilised lahustid ning kõik muud tavalised lahustid sobivad ultraheliekstraktsiooniks.
Ultraheli külmvee ekstraheerimine: Kuigi vesi on tehniliselt lahusti, nn universaalne lahusti, loetakse veepõhist ekstraheerimist üldiselt lahustivabaks ekstraheerimiseks. Ultraheli lahustivaba ekstraheerimine ei vaja ühtegi võõrainet. Vee ja taimse materjali suspensiooni töödeldakse ultrahelega, et lõhkuda taime rakuseinad, nii et bioaktiivsed molekulid vabanevad vette (lahustisse). Sonikeerimine on puhtalt mehaaniline meetod, mis ei muuda toorainet ega ekstrakti keemiliselt. Seetõttu on ultraheliekstraktsioon eelistatud tehnika kvaliteetsete taimsete ekstraktide tootmiseks.
Sondtüüpi ultraheliseade UIP1000hdT koos segistiga taimsete ekstraktide, näiteks kannabinoidide (nt CBD, THC, CBG) tootmiseks
Alljärgnev tabel annab ülevaate meie ultraheliekstraktorite ligikaudsest töötlusvõimsusest (partii- ja läbivoolutöötlus):
| Partii maht | Vooluhulk | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 1 kuni 500mL | 10 kuni 200mL/min | UP100H |
| 10 kuni 2000mL | 20 kuni 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 kuni 20L | 0,2 kuni 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 kuni 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | suurem | klaster: UIP16000 |
Võtke meiega ühendust! / Küsige meilt!
Ultraheliekstraktori tööstuslik paigaldus UIP4000hdT taimsete ekstraktide tootmiseks.
Hielscher Ultrasonics toodab ja tarnib suure jõudlusega ultraheliekstraktoreid laboratoorseks, pilootmastaabiks ja tööstuslikuks kasutuseks.
Kirjandus / viited
- 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.
- Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk (2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
- Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extraction and characterization of proteins from banana (Musa Sapientum L) flower and evaluation of antimicrobial activities. J Food Sci Technol (February 2018) 55(2):658–666.
- Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
- V. Lobo, A. Patil,A. Phatak, N. Chandra (2010): Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacognosy Reviews 2010 Jul-Dec; 4(8): 118–126.
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid alates laborimudelitest kuni tööstusliku suuruseni.