Ultraheli Soxhleti ekstraktsioon

Ultraheli parandab tavapärast Soxhleti ekstraktsiooni. Ultraheli abil toetatud Soxhleti ekstraktsioon, tuntud ka kui Sono-Soxhlet, annab suurema saagise ja lühema ekstraktsiooniaja. Hielscheri sondtüüpi sonikaatorid on lihtsalt integreeritavad igasse klassikalisse Soxhleti ekstraktori seadistusse.

Soxhleti ekstraktsioon ultraheli töötlusega

Soxhleti ekstraktsioon on sageli kasutatav tahke aine ja vedeliku ekstraktsioonimeetod sünteesi- või analüütilistes laborites ning seda on vaja siis, kui soovitud ühend lahustub lahustis vaid piiratult ja lisand on selles lahustis lahustumatu. Lühidalt võib Soxhleti ekstraktsiooni tööpõhimõtet kirjeldada kui lahustipõhist tagasijooksutamist.
Ultraheli on Soxhleti ekstraktsiooni edukalt integreeritud, et suurendada saagist ja lühendada kestust. Kui Soxhleti ekstraktsioon on lõppenud, eemaldatakse lahusti (nt rotatsioonaurusti abil).

Tavapärase Soxhleti ekstraktsiooni probleemid:

Traditsioonilisel Soxhleti ekstraktsioonil on suured puudused, mis tulenevad pikast ekstraktsiooniajast ja kasutatava lahusti suurest kogusest. Lisaks puudub tavapärasel Soxhleti ekstraktoril segamine. Segamine on vajalik ekstraheerimisprotsessi kiirendamiseks. Kuna tavapärased Soxhleti ekstraktorid kasutavad suuri lahustikoguseid, nõuavad järgnev aurustamine ja kontsentreerimine palju energiat. Ekstrakti kvaliteeti mõjutab sageli negatiivselt ekstraheeritud ühendite pikk viibimisaeg Soxhleti ekstraktsiooniseadme kuumutatavas kolvis. Termolabiilsed sihtühendid lagunevad, kuna materjal puutub pika ekstraktsiooniaja jooksul kokku lahusti keemistemperatuuri kuumusega.

Lahendus: ultraheli Soxhleti ekstraktsioon

Võimas ultraheli suurendab aine ülekannet proovi ja lahusti vahel. Seetõttu on vaja vähem lahustit. Ekstraktsiooniaeg lüheneb drastiliselt, nii et ekstraktid ei puutu kokku pikaajalise kuumusega. Seeläbi väldetakse ekstrakti soovimatut termilist lagunemist või vähendatakse seda vähemalt oluliselt.
Ultraheli on lihtne integreerida Soxhleti ekstraktsiooniseadmesse – kas viies ultraheli sarve (sond, sonotrood) Soxhleti kambrisse või sonikeerides Soxhleti kambrit kaudselt läbi anuma seina. Ultraheli Soxhleti ekstraktsioon – tuntud ka kui Sono-Soxhlet – annab suurema saagise lühema ekstraktsiooniaja jooksul leebemates ekstraktsioonitingimustes.

Tööstusliku mastaabi Sono-Soxhleti ja Sono-Clevengeri seadistused koos sonikaatoriga UIP1000hdT
(©Vernes et al., 2020)

“Ultraheli töötlus ekstraktsioonimeetodina on tõhus tehnika võrreldes tagasijooksumeetoditega jälgorgaaniliste ainete ekstraheerimiseks muldadest ja setetest. Ultraheli ekstraktsioonitehnikad andsid süsivesinikke võrreldavas või isegi suuremas koguses (Song et al., 2002) kui muud ekstraktsioonitehnikad […]. Sõltuvalt saasteainete ja maatriksi tüübist võib sonikeerimisel olla eeliseks kiirem ekstraktsiooniaeg. Ultraheli ekstraktsiooniparameetrite, sealhulgas lahusti tüübi või lahusti koostise, ekstraktsiooniaja, proovikoguse ja veesisalduse optimeerimine on tihti vajalik tõhusamate ja reprodutseeritavamate ekstraktsioonide saavutamiseks (Berset et al., 1999). Ultraheli töötluse tehnikad pakuvad tavaliselt suhteliselt odavat meetodit, kasutades väikseid orgaanilise lahusti koguseid ilma keerukat klaasnõud ja instrumentatsiooni vajamata.”
[Oluseyi et al. 2011]

Sono-Soxhleti ekstraktsiooni eelised

Sono-Soxhleti ekstraktsioon on traditsioonilise Soxhleti ekstraktsioonitehnika variant, mis kasutab ekstraheerimisprotsessi tõhustamiseks suure intensiivsusega ultraheli. Sono-Soxhleti tehnika pakub mitmeid teaduslike uuringute ja katsetega kinnitatud eeliseid, mille hulka kuuluvad:

• Suurem ekstraktsioonitõhusus: Sono-Soxhleti ekstraktsioon suurendab ekstraktsiooni tõhusust, lõhkudes taimsete materjalide või muude proovimaatriksite rakuseinu. Intensiivsete ultrahelilainete tekitatud akustiline kavitatsioon parandab aine ülekannet ja tugevdab lahusti tungimist proovi, suurendades seeläbi ekstraheeritud ühendite saagist.
• Lühem ekstraktsiooniaeg: Sono-Soxhleti ekstraktsioon lühendab ekstraktsiooniaega oluliselt võrreldes tavapärase Soxhleti ekstraktsiooniga. Kuna ultraheli soodustab kiiremat aine ülekannet ja difusiooni, kulub analüütide ja taimsete ühendite ekstraheerimiseks vaid lühike töötlus. Lühem ekstraktsiooniaeg tähendab ka suuremat läbilaskevõimet.
• Väiksem lahustitarbimine: Soxhleti ja ultraheli ekstraktsiooni kombinatsioon vähendab lahustitarbimist. See aitab mitte ainult kokku hoida kulusid, vaid ka minimeerib keskkonnamõju.
• Rakenduste mitmekülgsus: Sono-Soxhleti ekstraktsioon on mitmekülgne ja seda saab rakendada paljudele proovimaatriksitele, sealhulgas taimsed materjalid, toiduained, polümeerid ja keskkonnaproovid. Selle kohandatavus teeb sellest väärtusliku tööriista erinevates teadusvaldkondades, nagu fütokeemia, keemia ja keskkonnaanalüüs.
• Roheline keemia: Sono-Soxhleti ekstraktsioon vastab rohelise keemia põhimõtetele, vähendades jäätmeid ja energiatarbimist. Selle tõhusus ja väiksem lahustikasutus aitavad kaasa keskkonnasõbralikumatele ekstraktsiooniprotsessidele.

Need Sono-Soxhleti ekstraktsiooni soodsad omadused aitavad kaasa protsessi tõhususe, aja- ja energiatõhususe ning keskkonnasõbralikkuse paranemisele. Sono-Soxhleti ekstraktsiooni peamised eelised põhinevad suuremal ekstraktsioonitõhususel, lühemal töötlusajal, väiksemal lahustitarbimisel, mitmekülgsusel ja panusel rohelisse keemiasse.
Kasutage ära ultraheli abil parandatud Soxhleti ekstraktsiooni võimalusi ja võtke meiega lisateabe saamiseks kohe ühendust!

Kirjandus / viited

• Djenni, Zoubida; Pingret, Daniella; Mason, Timothy J.; Chemat, Farid (2012): Sono–Soxhlet: In Situ Ultrasound-Assisted Extraction of Food Products. Food Analytical Methods. 2012.
• Luque-García, J.L.; Luque de Castro, M.D. (2004): Ultrasound-assisted Soxhlet extraction: an expeditive approach for solid sample treatment. Application to the extraction of total fat from oleaginous seeds. Journal of Chromatography A 1034, 2004. 237–242.
• Léa Vernès, Maryline Vian, Farid Chemat (2020): Chapter 12 – Ultrasound and Microwave as Green Tools for Solid-Liquid Extraction. Editor(s): Colin F. Poole, In Handbooks in Separation Science, Liquid-Phase Extraction, Elsevier, 2020. 355-374.
• Sueli Rodrigues, Fabiano A.N. Fernandes (2017): Chapter 14 – Extraction Processes Assisted by Ultrasound, In: Editor(s): Daniela Bermudez-Aguirre: Ultrasound: Advances for Food Processing and Preservation. Academic Press, 2017. 351-368.
• Oluseyi, T.; Olayinka, K.; Alo, B.; Smith, R. M. (2011): Comparison of extraction and clean-up techniques for the determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in contaminated soil samples. African Journal of Environmental Science and Technology Vol. 5/7, 2011. 482-493.
• Pngret, Danielle; Chemat, Farid; Cravotto, Giancarlo (2012): Ultrasound Combined with Conventional and Innovative Techniques for Extraction of Natural Products. Oral Communication – 13th Meeting of the European Society of Sonochemistry July 01–05, 2012, Lviv – Ukraine. 2012.
• Wang, L.; Weller, C. L. (2006): Recent advances in extraction of nutraceuticals from plants. Trends in Food Science & Technology 17, 2006. 300–312.

Väärt teada

Ultraheli homogenisaatoreid kasutatakse edukalt ekstraktsiooniks laborites ja tööstuslikus tootmises, nt farmaatsia- ja toiduainetööstuses ning bioloogilistes uuringutes ja analüüsis. Hielscheri ultraheliseadmete lai tootevalik võimaldab koostada optimaalse protsessiseadistuse, mis vastab kõrge kvaliteedi ja väljundi protsessinõuetele.