Ultraheli ekstraktsioon – mitmekülgne ja kasutatav mis tahes taimse materjali jaoks

Kas ma saan oma sondtüüpi sonikaatorit kasutada kanepi ja psilotsübiini ekstraheerimiseks? Vastus on: jah! Oma sonikaatorit saate kasutada paljude erinevate toorainete puhul, et toota kvaliteetseid ekstrakte. Ultraheli ekstraktsioonitehnika eripära seisneb selle sobivuses praktiliselt mis tahes taimse tooraine ja lahustiga. Seetõttu annab ultraheli ekstraktsioon lühikese protsessiaja jooksul suure saagise nii polaarsete kui ka mittepolaarsete molekulide puhul.

Polaarsete ja mittepolaarsete molekulide ekstraheerimine ultraheli abil

Bioaktiivsete ühendite ekstraheeritavuse määra mõjutavad mitmed tegurid, näiteks ümbritsevad rakustruktuurid või sihtmolekuli polaarsus.
„Sarnane lahustab sarnast”
Lahustuvust molekulaarsel tasandil saab üldiselt jaotada kaheks erinevaks kategooriaks: polaarne ja mittepolaarne.
Polaarsetel molekulidel on positiivselt (+) ja negatiivselt (–) laetud otsad. Mittepolaarsetel molekulidel on peaaegu puudu laeng (nullleng) või on laeng tasakaalustatud. Lahustid jaotuvad nendesse kategooriatesse ning võivad olla nt tugevalt, keskmiselt või nõrgalt polaarsed või mittepolaarsed.
Nagu ütlus „Sarnane lahustab sarnast” vihjab, lahustuvad molekulid kõige paremini sama polaarsusega lahustis.
Polaarsed lahustid lahustavad polaarseid ühendeid. Mittepolaarsed lahustid lahustavad mittepolaarseid ühendeid. Sõltuvalt taimse ühendi polaarsusest tuleb valida sobiv lahusti, millel on suur lahustamisvõime.

Ultrahelitöötlusseade UP400St on laialdaselt kasutatav ultraheliekstraktor bioaktiivsete ühendite eraldamiseks taimsest materjalist.

Ultraheli ekstraktor UP400St (400 vatti) kvaliteetsete taimsete ekstraktide valmistamiseks, nt kanepist, marihuaanast, seentest ja ürtidest.

Ultrahelitöötlus on kiire ja leebe ekstraheerimismeetod kvaliteetse seeneekstrakti valmistamiseks. Videos kasutatakse šiitake ekstraheerimiseks seadet UP400St.

Lipiidid ja rasvad on mittepolaarsed molekulid. Fütokemikaalid, nagu peamised kannabinoidid (CBD, THC), terpeenid, tokoferoolid, klorofüll A ja karotenoidid, on sellised mittepolaarsed molekulid. „Vesimolekulid” nagu psilotsübiin, antotsüaniinid, enamik alkaloide, klorofüll B, C-vitamiin ja B-vitamiinid on polaarsete molekulide tüübid.
See tähendab, et kanepi ja psilotsübiini ekstraheerimiseks tuleks valida erinevad lahustid, kuna kannabinoidide molekulid on mittepolaarsed, psilotsübiini molekulid aga polaarsed. Seega on lahusti polaarsus oluline. Polaarsed molekulid, näiteks fütokemikaal psilotsübiin, lahustuvad kõige paremini polaarsetes lahustites. Tuntud polaarsed lahustid on nt vesi või metanool. Mittepolaarsed molekulid seevastu lahustuvad kõige paremini mittepolaarsetes lahustites, nagu heksaan või tolueen.

Mis tahes fütokemikaali ultraheli ekstraktsioon ideaalse lahusti valikuga

Ultraheli ekstraktori eeliseks on selle sobivus peaaegu mis tahes tüüpi lahustiga. Ultraheli ekstraktsioonisüsteemi saab kasutada nii polaarsete kui ka mittepolaarsete lahustitega.
Mõned tooraineid, näiteks „vital” seened (vital mushrooms), saavad sageli kasu kaheastmelisest ekstraktsiooniprotsessist, kus ultraheli ekstraktsioon tehakse järjestikku polaarse ja mittepolaarse lahustiga. Selline kaheastmeline ekstraktsioon vabastab nii polaarsed kui ka mittepolaarsed molekulitüübid.

Vesi on polaarne lahusti; teiste polaarsete lahustite hulka kuuluvad atsetoon, atsetonitriil, dimetüülformamiid (DMF), dimetüülsulfoksiid (DMSO), isopropanool ja metanool.
Märkus: kuigi vesi on tehniliselt lahusti, nimetatakse veepõhist ekstraktsiooni argikeeles sageli lahustivabaks ekstraktsiooniks.
Etanool, atsetoon, diklorometaan jne on liigitatud keskmiselt polaarseteks, samas kui n-heksaan, eeter, kloroform, tolueen jne on mittepolaarsed.

Etanool – mitmekülgne lahusti taimseks ekstraktsiooniks

Etanool, botaanilises ekstraktsioonis laialdaselt kasutatav lahusti, on keskmise polaarsusega lahusti. See tähendab, et etanoolil on nii polaarsed kui ka mittepolaarsed ekstraheerimisomadused. Tänu polaarsele ja mittepolaarsele ekstraheerimisvõimele sobib etanool ideaalselt laia spektriga ekstraktide jaoks, mida sageli toodetakse sellistest taimedest nagu kanep, kanep (cannabis) ja muud ravimtaimed, kus ekstraheeritakse mitmesuguseid fütokemikaale, et saavutada nn saatjaefekt (entourage-efekt). Saatjaefekt kirjeldab erinevate bioaktiivsete ühendite koosmõju, mille tulemuseks on oluliselt tugevam tervist edendav toime. Näiteks sisaldab laia spektriga kanepiekstrakt mitmesuguseid kannabinoide, nagu kannabidiool (CBD), kannabigerool (CBG), kannabinool (CBN), kannabikromeen (CBC), terpeene, terpenoide, alkaloide ja muid fütokemikaale, mis toimivad koos ning tugevdavad ekstrakti kasulikku toimet tervikuna.

Lihtne üleminek erinevate taimsete materjalide vahel

Üleminek erinevate taimsete toorainete partiide vahel on lihtne ja kiire.
Ultraheli partiiekstraktsiooniks valmistage lihtsalt ette suspensioon, mis koosneb (kuivatatud) purustatud ja leotatud taimsest materjalist, nt kanepist etanoolis. Sukeldage ultraheli sond (ehk sonotrood) anumasse ja töödelge ultrahelirežiimis kindlaksmääratud aja jooksul. Pärast ultraheli töötlust eemaldage ultraheli sond partiist. Ultraheli seadme puhastamine on lihtne ja võtab aega vaid minuti: pühkige sonotrood taimeosakeste eemaldamiseks puhtaks ning kasutage seejärel ultraheli seadme CIP-funktsiooni (puhastus kohapeal, clean-in-place). Asetage sonotrood veega täidetud keeduklaasi, lülitage seade sisse ja laske seadmel töötada 20–30 sekundit. Nii puhastab ultraheli sond end ise.
Nüüd olete valmis käivitama järgmise partii mõne teise taimse materjali, näiteks psilotsübiini ekstraheerimiseks vees.
Samamoodi puhastatakse läbivoolukambriga varustatud ultraheli läbivoolusüsteeme CIP-mehhanismi abil. Tavaliselt piisab puhastamiseks sellest, kui juhtida läbivoolukambrisse vett, samal ajal kui ultraheli töötab. Loomulikult võite lisada väikese koguse puhastusaineid (nt õlide eemaldamise hõlbustamiseks).
Ultraheli ekstraktoreid saab universaalselt kasutada igat liiki bioaktiivsete ühendite ja nende polaarsusele sobivate lahustitega.

16kW võimsusega tööstuslik ultraheliekstraktsioonisüsteem kvaliteetsete taimsete ja seeneekstraktide pidevaks in-line tootmiseks.

MultiSonoReactor 4x 4kW võimsusega taimsete ekstraktide suuremahuliseks (masstootmiseks).

Ultraheli ekstraktsiooni eelised

Suurem saagis
Kõrge kvaliteet
Termilist lagunemist ei toimu
Kiire ekstraktsioon
Lihtne ja ohutu kasutamine
Roheline ekstraktsioon

Ultraheliekstraktsiooni saab kombineerida orgaaniliselt sertifitseeritud lahustitega parema tõhususe ja keskkonnasõbralikkuse saavutamiseks. See võimaldab toota ultraheli abil täiesti looduslikke, orgaanilisi seeneekstrakte.

Ultraheli ekstraktor UIP2000hdT (2000 vatti) täielikult looduslike, mahepõllumajanduslike ekstraktide tootmiseks kanepist, ravimtaimedest, seentest jms.

Leidke oma ekstraktsioonivajadusteks parim suure jõudlusega ultraheli seade

Hielscher Ultrasonics ekstraktorid on botaanilise ekstraktsiooni valdkonnas hästi väljakujunenud. Ekstraktitootjad – väikestest butiikekstraktide valmistajatest kuni suuremahuliste masstootjateni – leiavad Hielscheri laiast seadmevalikust oma tootmisvõimsusele ideaalse ultraheli seadme. Nii partii- kui ka pidevad läbivoolusüsteemid on kergesti kättesaadavad, kiiresti paigaldatavad ning ohutud ja intuitiivselt kasutatavad.

Kõrgeim kvaliteet – kavandatud ja toodetud Saksamaal

Hielscheri ultraheli seadmete keerukas riistvara ja nutikas tarkvara on loodud tagama usaldusväärsed ultraheli ekstraktsiooni tulemused teie taimsest toorainest, reprodutseeritavate tulemuste ning kasutajasõbraliku ja ohutu kasutusega. Hielscheri ultraheli ekstraktorid on ette nähtud 24/7 töörežiimiks, need on väga töökindlad ja vähese hooldusvajadusega ning seega usaldusväärne ja mugav lahendus taimsete ekstraktide tootjatele.
Hielscher Ultrasonics ekstraktoreid kasutatakse kogu maailmas kvaliteetsete taimsete ekstraktide tootmisel. Kvaliteetse ekstrakti tootmisel end tõestanud Hielscheri ultraheli seadmeid ei kasuta mitte ainult väiksemad butiikekstraktide valmistajad, vaid peamiselt laialdaselt turustatavate ekstraktide ja toidulisandite tööstuslikus tootmises. Tänu töökindlusele ja vähesele hooldusvajadusele on Hielscheri ultraheli protsessoreid lihtne paigaldada, kasutada ja jälgida.

Automaatne andmete protokollimine

Toidulisandite ja terapeutiliste toodete tootmisstandardite täitmiseks tuleb tootmisprotsesse üksikasjalikult jälgida ja dokumenteerida. Hielscher Ultrasonicsi digitaalsed ultraheliseadmed on varustatud automaatse andmete protokollimisega. Tänu sellele nutikale funktsioonile salvestatakse kõik olulised protsessiparameetrid, nagu ultraheli energia (kogu- ja netoenergia), temperatuur, rõhk ja aeg, automaatselt sisseehitatud SD-kaardile kohe, kui seade sisse lülitatakse. Protsessi jälgimine ja andmete salvestamine on olulised pideva protsessi standardimise ja toote kvaliteedi tagamiseks. Automaatselt salvestatud protsessiandmetele juurde pääsedes saate üle vaadata varasemad ultraheli töötluse (sonikeerimise) tsüklid ja hinnata tulemust.
Veel üks kasutajasõbralik funktsioon on meie digitaalsete ultrahelisüsteemide brauseripõhine kaugjuhtimine. Brauseri kaugjuhtimise kaudu saate oma ultraheliprotsessorit kõikjalt kaugelt käivitada, peatada, reguleerida ja jälgida.
Kas soovite ultraheliekstraktsiooni eelistest rohkem teada saada? Võtke meiega kohe ühendust, et arutada oma taimsete ekstraktide tootmisprotsessi! Meie suure kogemusega töötajad jagavad hea meelega lisateavet ultraheliekstraktsiooni, meie ultrahelisüsteemide ja hindade kohta!

Miks on ultraheliekstraktsioon parim meetod?

Tõhusus

Suuremad saagised
Kiire ekstraktsiooniprotsess – mõne minutiga
Kvaliteetsed ekstraktid – õrn, mittetermiline ekstraktsioon
Rohelised lahustid (vesi, etanool, glütseriin, taimeõlid, NADES jne)

Lihtsus

Plug-and-play – seadistamine ja kasutuselevõtt mõne minutiga
Suur läbilaskevõime – suuremahuliseks ekstraktide tootmiseks
Partiidena või pidevas in-line režiimis töötamine
Lihtne paigaldus ja käivitamine
Teisaldatav / liigutatav – teisaldatavad seadmed või rataste peale ehitatud
Lineaarne skaleerimine – lisage võimsuse suurendamiseks paralleelselt veel üks ultrahelisüsteem
Kaugjälgimine ja -juhtimine – arvuti, nutitelefoni või tahvelarvuti kaudu
Protsessi järelevalvet ei ole vaja – seadistage ja käivitage
Suure jõudlusega – mõeldud pidevaks 24/7 tootmiseks
Töökindlus ja väike hooldusvajadus
Kõrge kvaliteet – kavandatud ja ehitatud Saksamaal
Kiire laadimine ja tühjendamine partiide vahel
Lihtne puhastada

Ohutus

Lihtne ja ohutu käitada
Lahustita või lahustipõhine ekstraktsioon (vesi, etanool, taimeõlid, glütseriin jne)
Ei mingeid kõrgeid rõhke ega temperatuure
Saadaval on ATEX-sertifitseeritud plahvatuskindlad süsteemid
Lihtne juhtida (ka kaugjuhtimise teel)

Ultraheliekstraktsioon:

ja paljud teised!

Allolev tabel annab ülevaate meie ultrahelitöötlusseadmete ligikaudsest töötlemisvõimsusest:

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!

Seotud teemad

Ultraheli kõrge nihkejõuga homogenisaatoreid kasutatakse laboris, laua peal, pilootmastaabis ja tööstuslikus töötluses.

Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid segamiseks, dispergeerimiseks, emulgeerimiseks ja ekstraktsiooniks labori-, pilootmastaabis ja tööstuslikus mastaabis.

Kirjandus / viited

F. Chemat; M. K. Khan (2011): Applications of ultrasound in food technology: processing, preservation and extraction. Ultrasonic Sonochemistry, 18, 2011. 813–835.
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.

Lahustid ja nende polaarsus

Allolevas tabelis on loetletud levinumad lahustid, mis on järjestatud madalaimast kõrgeima polaarsuseni.

Solvent	formula	boiling point (degC)	melting point (degC)	density (g/mL)	solubility in H₂O (g/100g)	relative polarity
cyclohexane	C₆H₁₂	80.7	6.6	0.779	0.005	0.006
pentane	C₅H₁₂	36.1	-129.7	0.626	0.0039	0.009
hexane	C₆H₁₄	69	-95	0.655	0.0014	0.009
heptane	C₇H₁₆	98	-90.6	0.684	0.0003	0.012
carbon tetrachloride	CCl₄	76.7	-22.4	1.594	0.08	0.052
carbon disulfide	CS₂	46.3	-111.6	1.263	0.2	0.065
p-xylene	C₈H₁₀	138.3	13.3	0.861	0.02	0.074
toluene	C₇H₈	110.6	-93	0.867	0.05	0.099
benzene	C₆H₆	80.1	5.5	0.879	0.18	0.111
ether	C₄H₁₀O	34.6	-116.3	0.713	7.5	0.117
methyl t-butyl ether (MTBE)	C₅H₁₂O	55.2	-109	0.741	4.8	0.124
diethylamine	C₄H₁₁N	56.3	-48	0.706	M	0.145
dioxane	C₄H₈O₂	101.1	11.8	1.033	M	0.164
N,N-dimethylaniline	C₈H₁₁N	194.2	2.4	0.956	0.14	0.179
chlorobenzene	C₆H₅Cl	132	-45.6	1.106	0.05	0.188
anisole	C₇H₈O	153.7	-37.5	0.996	0.10	0.198
tetrahydrofuran (THF)	C₄H₈O	66	-108.4	0.886	30	0.207
ethyl acetate	C₄H₈O₂	77	-83.6	0.894	8.7	0.228
ethyl benzoate	C₉H₁₀O₂	213	-34.6	1.047	0.07	0.228
dimethoxyethane (glyme)	C₄H₁₀O₂	85	-58	0.868	M	0.231
diglyme	C₆H₁₄O₃	162	-64	0.945	M	0.244
methyl acetate	C₃H₆O₂	56.9	-98.1	0.933	24.4	0.253
chloroform	CHCl₃	61.2	-63.5	1.498	0.8	0.259
3-pentanone	C₅H₁₂O	101.7	-39.8	0.814	3.4	0.265
1,1-dichloroethane	C₂H₄Cl₂	57.3	-97.0	1.176	0.5	0.269
di-n-butyl phthalate	C₁₆H₂₂O₄	340	-35	1.049	0.0011	0.272
cyclohexanone	C₆H₁₀O	155.6	-16.4	0.948	2.3	0.281
pyridine	C₅H₅N	115.5	-42	0.982	M	0.302
dimethylphthalate	C₁₀H₁₀O₄	283.8	1	1.190	0.43	0.309
methylene chloride	CH₂Cl₂	39.8	-96.7	1.326	1.32	0.309
2-pentanone	C₅H₁₀O	102.3	-76.9	0.809	4.3	0.321
2-butanone	C₄H₈O	79.6	-86.3	0.805	25.6	0.327
1,2-dichloroethane	C₂H₄Cl₂	83.5	-35.4	1.235	0.87	0.327
benzonitrile	C₇H₅N	205	-13	0.996	0.2	0.333
acetone	C₃H₆O	56.2	-94.3	0.786	M	0.355
dimethylformamide (DMF)	C₃H₇NO	153	-61	0.944	M	0.386
t-butyl alcohol	C₄H₁₀O	82.2	25.5	0.786	M	0.389
aniline	C₆H₇N	184.4	-6.0	1.022	3.4	0.420
dimethylsulfoxide (DMSO)	C₂H₆OS	189	18.4	1.092	M	0.444
acetonitrile	C₂H₃N	81.6	-46	0.786	M	0.460
3-pentanol	C₅H₁₂O	115.3	-8	0.821	5.1	0.463
2-pentanol	C₅H₁₂O	119.0	-50	0.810	4.5	0.488
2-butanol	C₄H₁₀O	99.5	– 114.7	0.808	18.1	0.506
cyclohexanol	C₆H₁₂O	161.1	25.2	0.962	4.2	0.509
1-octanol	C ₈H ₁₈O	194.4	-15	0.827	0.096	0.537
2-propanol	C₃H₈O	82.4	-88.5	0.785	M	0.546
1-heptanol	C₇H ₁₆O	176.4	-35	0.819	0.17	0.549
i-butanol	C₄H₁₀O	107.9	-108.2	0.803	8.5	0.552
1-hexanol	C ₆H ₁₄O	158	-46.7	0.814	0.59	0.559
1-pentanol	C₅H₁₂O	138.0	-78.2	0.814	2.2	0.568
acetyl acetone	C₅H₈O₂	140.4	-23	0.975	16	0.571
ethyl acetoacetate	C₆H₁₀O₃	180.4	-80	1.028	2.9	0.577
1-butanol	C₄H₁₀O	117.6	-89.5	0.81	7.7	0. 586
benzyl alcohol	C ₇H ₈O	205.4	-15.3	1.042	3.5	0.608
1-propanol	C₃H₈O	97	-126	0.803	M	0.617
acetic acid	C₂H₄O₂	118	16.6	1.049	M	0.648
2-aminoethanol	C₂H₇NO	170.9	10.5	1.018	M	0.651
ethanol	C₂H₆O	78.5	-114.1	0.789	M	0.654
diethylene glycol	C₄H₁₀O₃	245	-10	1.118	M	0.713
methanol	CH₄O	64.6	-98	0.791	M	0.762
ethylene glycol	C₂H₆O₂	197	-13	1.115	M	0.790
glycerin	C₃H₈O₃	290	17.8	1.261	M	0.812
water, heavy	D₂O	101.3	4	1.107	M	0.991
water	H₂O	100.00	0.00	0.998	M	1.000

Kõrgjõudlusega ultraheli! Hielscheri tootevalik hõlmab kogu spektri alates kompaktsest laboriultraheli seadmest ja lauaseadmetest kuni täismahus tööstuslike ultraheli süsteemideni.

Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid alates laboriskaalast kuni tööstusliku suuruseni.