استخراج اولتراسونیک با حلالهای ایتکتیک عمیق
Deep eutectic solvents (DES) and natural deep eutectic solvents (NADES) are powerful, tunable and environmentally friendly extraction media for botanicals, foods, nutraceuticals, cosmetics and pharmaceutical ingredients. Hielscher probe-type sonicators intensify DES extraction by accelerating mass transfer, disrupting plant cell structures and improving solvent penetration – even when working with viscous solvent systems such as glycerol-based NADES.
Whether you are screening solvent formulations in the lab, optimizing extraction parameters for a specific phytochemical, or scaling up to continuous inline production, Hielscher ultrasonic extractors provide reproducible amplitude control, robust 24/7 operation and scalable processing from milliliters to industrial flow rates.
چرا تولیدکنندگان عصارهگیری Hielscher را برای استخراج DES انتخاب میکنند
- بهرهوری بالاتر استخراج برای پلیفنولها، فلاونوئیدها، کانابینوئیدها، ترپنها، آنتوسیانینها و سایر ترکیبات فعال زیستی
- استخراج سریعتر نسبت به خیساندن سنتی و استخراج با حلال در مخزن همزده
- سازگار با DES، NADES، گلیسیرین، آب، اتانول و سیستمهای حلال مخلوط
- پردازش مؤثر حلالهای با ویسکوزیته بالا با استفاده از سونیکیشن میلهای با دامنه بالا
- راهاندازی بچ، بازچرخش و جریان مداوم
- کنترل دقیق دامنه، انرژی مصرفی، دما و زمان فرآیند
- افزایش مقیاس آسان از آزمایش امکانسنجی تا تولید پایلوت و صنعتی کامل
استخراج التراسونیک با (طبیعی) حلال یوتکتیک عمیق یک روش بسیار کارآمد برای عصاره های گیاهی برتر است. تصویر پردازنده اولتراسونیک UP400St (400W) را نشان می دهد با یک دسته 8 لیتری برای استخراج گیاه شناسی.
Why Sonication Improves DES and NADES Extraction
استخراج پروب مافوق صوت با استفاده از حلال های یوتکتیک عمیق و حلال های یوتکتیک عمیق طبیعی می تواند مزایای متعددی برای استخراج ترکیبات فعال زیستی ارائه دهد. یکی از مزایای اصلی افزایش راندمان استخراج ترکیبات فنلی و سایر فیتوکمیکال ها از منابع طبیعی است. حلال های یوتکتیک عمیق برای راندمان استخراج بالا شناخته شده, که حتی می تواند افزایش می یابد با استخراج اولتراسونیک کمک. به دلیل غیر سمی بودن آنها یک گزینه حلال عالی برای محصولات دارویی و غذایی هستند. این باعث می شود استخراج مافوق صوت با استفاده از حلال های یوتکتیک عمیق یک روش سبز و پایدار برای بازیابی ترکیبات فعال زیستی. استفاده هم افزایی از اولتراسونیک با حلال های یوتکتیک عمیق از نظر علمی ثابت شده است که منجر به بازده بالاتر از ترکیبات مختلف فعال زیستی می شود. به طور کلی، استخراج نوع پروب اولتراسونیک با استفاده از حلال های یوتکتیک عمیق و حلال های یوتکتیک عمیق طبیعی، رویکرد کارآمد تر و سازگار با محیط زیست را برای استخراج ترکیبات فعال زیستی فراهم می کند.
گلیسیرین گیاهی به دلیل خاصیت غیر سمی و غیر تحریک کننده و توانایی آن در حفظ پایداری و قدرت ترکیبات زیست فعال حساس یک حلال استخراج ایده آل است. هر دو ، مخلوط گلیسیرین خالص و گلیسیرین و آب ، حلال های مفیدی برای تولید عصاره های مکمل ها و مواد مغذی ، عصاره های طعم دهنده ، افزودنی های غذایی و لوازم آرایشی هستند.
گلیسیرین گیاهی به دلیل خاصیت غیر سمی و غیر تحریک کننده و توانایی آن در حفظ پایداری و قدرت ترکیبات زیست فعال حساس یک حلال استخراج ایده آل است. هر دو ، مخلوط گلیسیرین خالص و گلیسیرین و آب ، حلال های مفیدی برای تولید عصاره های مکمل ها و مواد مغذی ، عصاره های طعم دهنده ، افزودنی های غذایی و لوازم آرایشی هستند.
Ultrasonic Extraction of Anthocyanins with DES
Anthocyanins are valuable natural pigments and antioxidants found in black carrots, berries, grapes, purple corn and other plant materials. Deep eutectic solvents are well suited for anthocyanin extraction because their hydrogen-bonding network can be adjusted to match the polarity and stability requirements of these color compounds. When combined with probe-type ultrasonication, DES extraction becomes significantly more efficient: ultrasonic cavitation disrupts plant cell structures, improves solvent penetration and accelerates the release of anthocyanins into the extraction medium. A study on black carrot anthocyanins using the sonicator UP400St show that choline chloride-based DES, especially when combined with ultrasound-assisted extraction, can provide a sustainable and effective alternative to conventional acidified ethanol or methanol extraction. (cf. Türker et al., 2021)
استخراج اولتراسوند پلیفنولها با حلالهای دیاپتیک عمیق (DES)
پلیفنولها که شامل فلاونوئیدها، اسیدهای فنولیک و ترکیبات آنتیاکسیدانی مرتبط هستند، مولکولهای هدف مهمی در استخراجهای گیاهشناسی، غذایی، نوتراسووتیک و آرایشی به شمار میروند. حلالهای دیاپتیک عمیق مبتنی بر گلیسرول بهطور ویژهای برای بازیابی پلیفنولها جذاب هستند زیرا قطبیت و ظرفیت پیوند هیدروژنی آنها موجب حلشدن ترکیبات فنولیک میشود. استفاده از اولتراسوند نوع پروب فرایند را با افزایش انتقال جرم، کاهش زمان استخراج و بهبود تماس بین DES و ساختار گیاهی بیشتر تشدید میکند.
A research study used a glycerol-ammonium acetate DES with ultrasound-assisted extraction under optimized parameters such as temperature, DES concentration and ultrasonic amplitude. The result demonstrated that ultrasonic DES extraction enabled efficient recovery of total phenols, flavonoids and antioxidant activity from chinaberry fruits, demonstrating the potential of ultrasonic extraction using DES as a green extraction method for industrial botanical processing. (cf. Jamshed et al., 2022)
- بسیار کارآمد
- روند سریع
- غیر سمی
- دقیقا قابل تنظیم با گیاه شناسی خاص است
- شرایط پردازش ملایم
- حالت دسته ای و جریان
- آسان و ایمن
- سازگار با محیط زیست / زیست تخریب پذیر
- قابل بازیافت
- غیر قابل اشتعال
- ارزان
- به راحتی قابل دسترسی است
حلال های یوتکتیک عمیق (DES) چیست؟
Deep eutectic solvents (DESs) are mixtures of at least one hydrogen bond acceptor (HBA) and one hydrogen bond donor (HBD), including carboxylic acids and other renewable compounds. According to Cai et al. (2019), “the strong hydrogen bonding interaction between HBA and HBD is the most important factor for the formation of DESs.” [Cai et al. 2019]
برای اهداکنندگان پیوند هیدروژنی ، اغلب از ترکیباتی مانند قندها ، اسیدهای آمینه ، اسیدهای کربوکسیلیک (به عنوان مثال ، اسید بنزوئیک ، اسید سیتریک ، اسید سوکسین) یا آمین ها (به عنوان مثال ، اوره ، بنزامید) استفاده می شود. پتانسیل برهمکنش شیمیایی دهنده های پیوند هیدروژنی از عوامل اصلی تشکیل و کارایی حلال های یوتکتیک عمیق است. نمک هالید مانند کولین کلراید یا کلرید روی نیز می تواند در رابطه با اهداکنندگان پیوند هیدروژن استفاده می شود. دیگر حلال های یوتکتیک عمیق مبتنی بر کولین کلراید با اسید مالونیک تشکیل, فنل یا گلیسیرین. در نتیجه فعل و انفعالات قوی پیوند هیدروژنی، نقطه ذوب حلال های یوتکتیک عمیق در مقایسه با اجزای جداگانه آن به طور قابل توجهی کاهش می یابد. برخلاف حلال های معمولی (به عنوان مثال، اتانول، متانول، هگزان، بوتان و غیره) حلال های یوتکتیک عمیق غیر فرار هستند، به این معنی که فشار بخار بسیار کمی دارند و در نتیجه به سختی قابل اشتعال هستند. سمیت حلال های یوتکتیک عمیق کم است، زیست تخریب پذیری آنها زیاد است و پیش سازهای لازم ارزان، به راحتی و فراوان در دسترس و همچنین تجدید پذیر هستند.
حلال های یوتکتیک عمیق طبیعی (NADES) حتی بیشتر سازگار با محیط زیست هستند زیرا همه پیش سازها از منابع طبیعی تهیه می شوند. حلال های یوتکتیک عمیق همچنین بر اساس شیمی املاح و گونه های مورد استفاده برای ایجاد حلال های یوتکتیک عمیق ، یک حل قابل تنظیم را ارائه می دهند. برخی از حلال های یوتکتیک عمیق طبیعی ویسکوزیته بالایی از خود نشان می دهند و بنابراین برای استخراج دسته ای چندان مناسب نیستند. با این حال، حلال های یوتکتیک عمیق طبیعی با ویسکوزیته بالاتر می توانند با موفقیت به عنوان حلال در استخراج جریان مافوق صوت استفاده شوند.
جدول زیر چند ترکیب نمونه از حلال های یوتکتیک عمیق طبیعی (NADES) برای استخراج فیتوکمیکال ها را نشان می دهد:
| ترکیب NADES | نسبت مولی |
|---|---|
| کولین کلراید: اسید لاکتیک | 1:2 |
| کولین کلراید:اسید سیتریک:آب | 1:1:2 |
| کولین کلراید:اسید مالیک:آب | 1:1:2 |
| کولین کلراید: اسید تارتاریک | 1:2 |
| کولین کلراید: گلیسرول | 1:2 |
| کولین کلراید: 1،2-پروپاندیول | 1:3 |
| کولین کلراید:سوربیتول | 1:1 |
| کولین کلراید:گلوکز:آب | 2:1:1 |
| کولین کلراید: فروکتوز: آب | 2:1:1 |
| کولین کلراید: اوره | 1:2 |
سونیکاتور صنعتی UIP4000hdT with flow cells for continuous inline extraction
چگونه استخراج التراسونیک با حلال های یوتکتیک عمیق کار می کند؟
استخراج التراسونیک بر اساس اثرات سونومکانیکی با شدت بالا، سونوگرافی با فرکانس پایین است. برای ترویج و تشدید استخراج ترکیبات گیاهی (یعنی مواد فعال زیستی) از طریق امواج فراصوت ، امواج اولتراسوند با قدرت بالا از طریق یک پروب اولتراسونیک (همچنین به نام شاخ اولتراسونیک یا سونوترود) به محیط مایع ، یعنی دوغاب متشکل از مواد اولیه گیاه شناسی و (طبیعی) حلال یوتکتیک عمیق همراه می شوند. امواج اولتراسوند از طریق مایع حرکت می کنند و چرخه های کم فشار / فشار بالا را ایجاد می کنند. در طول چرخه های کم فشار، حباب های خلاء دقیقه ای (به اصطلاح حباب های کاویتاسیون) ایجاد می شوند که در چندین چرخه فشار رشد می کنند. در طول آن چرخه های رشد حباب ، گازهای محلول در مایع وارد حباب خلاء می شوند ، به طوری که حباب خلاء به حباب های گاز در حال رشد تبدیل می شود. پس از رشد در چندین چرخه ، حباب های خلاء به اندازه مشخصی می رسند که در آن نمی توانند انرژی بیشتری را جذب کنند ، به طوری که در طی یک چرخه فشار بالا به شدت منفجر می شوند. انفجار حباب با نیروهای حفره ای شدید، از جمله دما و فشار بسیار بالا که به ترتیب تا 4000K و 1000atm می رسد، مشخص می شود. و همچنین اختلاف دما و فشار بالا مربوطه. این تلاطم ها و نیروهای برشی تولید شده توسط اولتراسونیک سلول های گیاهی را می شکنند و ترکیبات فعال زیستی داخل سلولی را به حلال یوتکتیک عمیق (طبیعی) آزاد می کنند. استخراج اولتراسونیک باز می شود ساختار سلولی از گیاهان و تشدید انتقال جرم بین مواد گیاهی و حلال. فراصوت ترویج در نتیجه اثر حلال های یوتکتیک عمیق طبیعی. استخراج التراسونیک با (طبیعی) حلال های یوتکتیک عمیق نتایج در بازده فوق العاده بالا در یک زمان پردازش بسیار کوتاه.
امواج اولتراسوند قدرت ساختار سلولی گیاهان را مختل می کند، ترکیبات فعال زیستی را آزاد می کند و انتقال جرم بین مواد گیاهی و حلال (به عنوان مثال، حلال های یوتکتیک عمیق) را تقویت می کند.
ترکیبی از استخراج اولتراسونیک با (طبیعی) حلال های یوتکتیک عمیق به شما این فرصت را می دهد که قدرت تشدید فرآیند سونوگرافی را با اثرات حل کننده قابل توجه و قابلیت طراحی برجسته حلال های یوتکتیک عمیق ترکیب کنید. با توجه به بهره وری برتر از استخراج اولتراسونیک، ultrasonicators نیز با موفقیت برای استخراج آب استفاده می شود.
تماس با ما در حال حاضر برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد نرم افزار استخراج مافوق صوت قدرتمند با استفاده از حلال های یوتکتیک عمیق!
استخراج التراسونیک UIP2000hdT (2 کیلو وات) برای تولید عصاره های گیاهی
Ultrasonic Extractors for Lab, Pilot and Industrial DES Extraction
استخراج التراسونیک یک فناوری پردازش قابل اعتماد است که تولید عصاره های با کیفیت بالا از گیاهان مختلف و همچنین هر حلال را تسهیل و تسریع می کند. استخراج التراسونیک بسیار سازگار با (طبیعی) حلال های یوتکتیک عمیق است، که به دلیل قدرت حل کننده عالی، قابلیت طراحی به عصاره، پایداری، زیست تخریب پذیری و سازگار با محیط زیست مطلوب هستند. ترکیبی از تشدید فرآیند سونوگرافی قدرت با مزایای (طبیعی) حلال های یوتکتیک عمیق به این فرآیند برتری فن آوری در بسیاری از سطوح می دهد. Hielscher نمونه کارها مافوق صوت را پوشش می دهد طیف گسترده ای از ultrasonicators آزمایشگاه جمع و جور به سیستم های استخراج صنعتی. البته همه آنها برای استخراج با حلال های یوتکتیک عمیق مناسب هستند.
کارکنان باتجربه طولانی مدت ما از آزمایش های امکان سنجی و بهینه سازی فرآیند تا نصب سیستم اولتراسونیک شما در سطح تولید نهایی به شما کمک می کنند.
| Extraction Volume | Recommended Sonicator |
|---|---|
| Method development, R&D, screening | UP100H (100 وات)، UP200Ht (200W)، UP400St (400 وات) |
| Viscous DES/NADES batches | UIP500hdT (500 وات)، UIP1000hdT (1000 وات) |
| Pilot production | UIP1000hdT یا UIP2000hdT (2000W) |
| استخراج صنعتی پیوسته | UIP4000hdT (۴۰۰۰ وات)، UIP6000hdT (۶۰۰۰ وات)، UIP16000hdT (16 کیلو وات) یا خوشهها |
تماس با ما! / از ما بپرسید!
استفاده از استخراج اولتراسونیک و استفاده از یک ماسونیک Hielscher برای استخراج گیاه شناسی با بهره وری بی نظیر و پایداری!
استفاده از استخراج اولتراسونیک و استفاده از یک ماسونیک Hielscher برای استخراج گیاه شناسی با بهره وری بی نظیر و پایداری!
گلیسیرین (گلیسرول) قادر به حفظ یکپارچگی ترکیبات زیست فعال است، همراه با ماهیت غیر سمی و زیست تخریب پذیر آن، آن را به یک حلال جذاب برای صنایع دارویی، آرایشی و بهداشتی و غذایی تبدیل می کند. همراه با شرایط استخراج خفیف امواج فراصوت، عصاره گلیسیرین مافوق صوت کیفیت عالی و فراهمی زیستی را نشان می دهد. فرایند فراصوت تضمین بالاترین بهره وری و در نتیجه بازده بالا, کاهش زمان استخراج و هزینه های پردازش کم! استفاده از حلال از انتخاب شما, دستیابی به بازده استخراج عالی و کیفیت عصاره برتر با ماسوناتور Hielscher!
سؤالات متداول در مورد استخراج اولتراسونیک با حلالهای ائوتکتیک عمیق
استخراج اولتراسونیک با حلالهای ائوتکتیک عمیق چیست؟
Ultrasonic extraction with deep eutectic solvents combines probe-type sonication with DES or NADES solvent systems. The ultrasonic probe introduces high-intensity sound waves into the plant-solvent slurry. The resulting cavitation disrupts plant cell structures, improves solvent penetration and accelerates the transfer of bioactive compounds into the deep eutectic solvent.
Why use ultrasound for DES and NADES extraction?
Ultrasound improves DES and NADES extraction by increasing mass transfer, reducing extraction time and helping the solvent reach intracellular compounds more effectively. This is especially useful for botanical materials where target compounds are trapped inside plant cells, fibers or resinous structures.
Which compounds can be extracted with DES and NADES using sonication?
Ultrasonic DES and NADES extraction can be used for many bioactive compounds, including polyphenols, flavonoids, anthocyanins, terpenes, cannabinoids, alkaloids, antioxidants, pigments, aroma compounds and other phytochemicals. The solvent composition should be selected according to the polarity, stability and solubility of the target compound.
Are deep eutectic solvents compatible with Hielscher ultrasonic extractors?
بله. سونیکاتورهای پروبی Hielscher برای استخراج با حلالهای یوتکتیک عمیق، حلالهای یوتکتیک عمیق طبیعی، سیستمهای حلال مبتنی بر گلیسیرین، آب، اتانول و بسیاری دیگر از محیطهای استخراج مناسب هستند. برای سیستمهای DES یا NADES چسبناک، یک سونیکاتور پروبی قدرتمند بهویژه مفید است زیرا میتواند اختلاط شدید، کاویتاسیون و انتقال جرم را مستقیماً در مایع فراهم کند.
آیا فرایند استخراج اولتراسوندی DES میتواند حلالهای با ویسکوزیته بالا را پردازش کند؟
Yes. Many DES and NADES formulations have higher viscosity than conventional solvents. Hielscher ultrasonic processors are well suited for viscous extraction media because the sonotrode introduces high-amplitude ultrasound directly into the solvent-material mixture. For larger volumes or continuous processing, flow-through reactors can improve mixing, heat control and process uniformity.
Is ultrasonic DES extraction suitable for food, nutraceutical and cosmetic production?
Yes. DES and NADES are often selected for applications where low volatility, reduced solvent hazards and tunable extraction performance are important. Depending on the selected solvent components and regulatory requirements, ultrasonic DES extraction can be used for food ingredients, nutraceutical extracts, cosmetic actives, botanical concentrates and research-grade extracts.
Can ultrasonic extraction with DES be scaled up?
بله. استخراج اولتراسونیک بسیار قابل توسعه است زیرا همان پارامترهای فرآیندی – مانند دامنه، ورودی انرژی، زمان ماند، دما و نسبت جامد به مایع – میتوانند از آزمایشهای آزمایشگاهی به تولید پایلوت و صنعتی منتقل شوند. هایلشر استخراجکنندههای اولتراسونیک برای نمونههای کوچک آزمایشگاهی، بهینهسازی روی میز، بچهای پایلوت و استخراج صنعتی جریان پیوسته تامین میکند.
آیا باید از استخراج اولتراسونیک دستهای یا خطی برای فرآیندهای DES استفاده کنم؟
Batch extraction is often best for laboratory testing, formulation screening and small production volumes. Inline ultrasonic extraction is usually preferred for pilot and industrial production because it provides controlled residence time, improved reproducibility, easier cooling and continuous throughput. The best setup depends on viscosity, plant material, solvent ratio, target compound and production capacity.
How do I choose the right ultrasonic extractor for DES extraction?
استخراجکننده التراسونیک مناسب بستگی به حجم نمونه، اندازه دسته، نرخ جریان، ویسکوزیته حلال، ترکیب هدف، دمای استخراج و هدف تولید شما دارد. واحدهای کوچک آزمایشگاهی برای توسعه روش مناسب هستند، در حالی که التراسونیکهای صنعتی سری UIP برای استخراج DES در مقیاس پایلوت و تولید استفاده میشوند. شرکت Hielscher میتواند پیکربندی مناسب بر اساس مواد خام، سیستم حلال و میزان تولید مورد نیاز شما را توصیه کند.
چه پارامترهای فرآیندی برای استخراج DES با التراسونیک مهم هستند؟
Important parameters include ultrasonic amplitude, energy input, extraction time, temperature, DES or NADES composition, water content, solid-liquid ratio, particle size, viscosity and flow rate. These parameters should be optimized for each botanical material and target compound to achieve high yield, good extract quality and reproducible production.
ادبیات / منابع
- Türker, D.A., Doğan, M. (2021): Application of deep eutectic solvents as a green and biodegradable media for extraction of anthocyanin from black carrots. LWT – Food Science and Technology, Volume 138, March 2021.
- Duygu Aslan Türker, Mahmut Doğan (2022): Ultrasound-assisted natural deep eutectic solvent extraction of anthocyanin from black carrots: Optimization, cytotoxicity, in-vitro bioavailability and stability. Food and Bioproducts Processing, Volume 132, 2022. 99-113.
- Sumbal Jamshed, Dildar Ahmed (2022): Optimization of ultrasound-assisted extraction of valuable compounds from fruit of Melia azedarach with glycerol-choline chloride deep eutectic solvent. Sustainable Chemistry and Pharmacy, Volume 29, 2022.
- Křížek, et al. (2018): Menthol-based Hydrophobic Deep Eutectic Solvents: Towards Greener and Efficient Extraction of Phytocannabinoids. Journal of Cleaner Production, 193, 2018. 391-396.
- Chemat F, et al. (2019): Review of Alternative Solvents for Green Extraction of Food and Natural Products: Panorama, Principles, Applications and Prospects. Molecules, vol.24, no.16, 2019. 3007.
- Lores, H.; Romero, Vanesa; Costas Mora, Isabel; Bendicho, Carlos; Lavilla, Isela (2016): Natural deep eutectic solvents in combination with ultrasonic energy as a green approach for solubilisation of proteins: application to gluten determination by immunoassay. Talanta 2017. 453-459.
- Cai, et al. (2019): Green Extraction of Cannabidiol from Industrial Hemp (Cannabis sativa L.) Using Deep Eutectic Solvents Coupled with Further Enrichment and Recovery by Macroporous Resin. Journal of Molecular Liquids, 2019.
High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.