Glyseriini ultraääniuuton liuottimena
Glyseriiniä eli glyserolia voidaan käyttää kasviuutossa puhtaana (100 %) tai glyseriinin ja veden tai etanolin seoksena. Tutustu glyseriinin etuihin uuttoliuottimena ultraäänikäsittelyprosesseissa.
Kasviuutto glyseriiniin ultraäänikäsittelyllä
Kasviuutto on analyyttisen kemian, biokemian ja luonnonaineiden tutkimuksen perustavanlaatuinen prosessi, jonka tavoitteena on eristää tiettyjä aineosia monimutkaisista seoksista. Perinteiset uuttomenetelmät, kuten maserointi tai Soxhlet-uutto, edellyttävät usein pitkiä käsittelyaikoja ja orgaanisten liuottimien käyttöä, mikä voi aiheuttaa ympäristö- ja terveysriskejä. Viime vuosikymmenen aikana ultraääniuutto on korvannut perinteisiä uuttotekniikoita, kuten maseroinnin, Soxhlet-uuton ja liuotinuuton, sillä ultraäänikäsittely on tehokkaampaa, nopeampaa, vaikuttavampaa ja ympäristöystävällisempää. Näiden ultraääniuuton etujen lisäksi tekniikka mahdollistaa halutun liuottimen käytön. Ultraääniuuttolaitteet pystyvät käyttämään liuottimena jopa puhdasta kasviperäistä glyseriiniä.
Ultraäänihomogenisaattori UP400ST yrttien uuttamiseen käyttäen glyseriiniä liuottimena.
Miten anturityyppiset ultraäänilaitteet toimivat uutossa?
Kasviuutossa käytettävät ultraäänilaitteet hyödyntävät voimakkaan ultraäänen tehoa. Ultraäänianturi välittää voimakkaan ultraäänen liuottimeen, jossa syntyy lukuisia kavitaatiokuplia. Mikroskooppisten kavitaatiokuplien nopea muodostuminen ja romahtaminen synnyttävät leikkausvoimia ja voimakasta sekoittumista sekä paikallisesti korkeita lämpötiloja ja paineita. Nämä ultraäänen mekaaniset voimat hajottavat tehokkaasti soluseinämiä ja helpottavat solunsisäisten yhdisteiden vapautumista. Tämä ultraäänellä tehostettu uuttotekniikka tarjoaa useita etuja, kuten lyhyemmät uuttoajat, suuremman saannon ja mahdollisuuden käsitellä lämpöherkkiä aineita ilman merkittävää hajoamista.
Kasviperäinen glyseriini uuttoliuottimena
Kasviperäinen glyseriini on kasviöljyistä saatava väritön, hajuton ja viskoosi neste, joka tunnetaan laajalti liuotinominaisuuksistaan. Se on myrkytöntä ja biohajoavaa, ja sillä on erinomainen kyky liuottaa monenlaisia orgaanisia yhdisteitä. Liuottimena kasviperäinen glyseriini tarjoaa useita etuja perinteisiin orgaanisiin liuottimiin verrattuna:
- Turvallisuus ja ympäristövaikutukset: Glyseriini on myrkytöntä ja ympäristölle vaaratonta, joten se on suositeltava valinta vihreän kemian sovelluksiin.
- Elintarvike- ja lääkelaatu: Kasviperäistä glyseriiniä on saatavana elintarvike- ja lääkelaatuisena. Alkoholittomana, syötävänä ja makeanmakuisena glyseriini on arvostettu liuotin elintarvikkeisiin ja lääkkeisiin tarkoitetuille uutteille. Kosmetiikassa glyseriini on arvostettu liuotin ihoa pehmentävien ominaisuuksiensa ansiosta.
- Liukoisuus: Se pystyy liuottamaan sekä hydrofiilisiä että hydrofobisia aineita, mikä laajentaa uutettavien yhdisteiden valikoimaa.
- Stabiilius: Glyseriini on kemiallisesti stabiilia, mikä auttaa säilyttämään herkkien yhdisteiden eheyden uuton aikana.
Ultraäänilaite UIP1000hdT kasviuuttoon.
Menetelmäohje: bioaktiivisten yhdisteiden ultraääniuutto yrttien lehdistä glyseriiniin
Tässä menetelmäohjeessa opastamme bioaktiivisten yhdisteiden ultraääniuuton vaiheet yrttien lehdistä puhtaaseen glyseriiniin. Voit katsoa yllä olevan täydentävän videon saadaksesi havainnollisen käsityksen ultraääniuuttoprosessista.
Tarvitset:
- tuoreita tai kuivattuja yrttejä
- 100 % kasviperäistä glyseriiniä
- anturityyppisen ultraäänilaitteen, esimerkiksi UP400St, jossa on sonotrodi S24d22L2D
- lasisen dekantterilasin
- tumman lasipullon säilytystä varten
Vaiheittaiset ohjeet
- Pilko yrttien lehdet pieniksi paloiksi (noin 5x5mm).
- Aseta yrttien lehdet dekantterilasiin.
- Lisää glyseriini. Voit antaa yrttien liota muutaman minuutin ajan.
- Työnnä ultraäänilaitteen anturi dekantterilasiin. Aseta anturi dekantterilasin keskelle ja varmista, ettei sonotrodi kosketa astian seinämiä.
- Aseta amplitudiksi 100 % ja aloita ultraäänikäsittely.
- Seuraa lämpötilaa UP400St-laitteen mukana toimitettavalla lämpötila-anturilla.
- Kun lämpötila nousee yli lämpötilan, jota et halua ylittää, voit keskeyttää ultraäänilaitteen toiminnan ja antaa glyseriinilietteen jäähtyä. Voit asettaa lämpötilarajan UP400St-laitteen valikossa. Lisäksi voit asettaa dekantterilasin jäähauteeseen.
- Jatka ultraäänikäsittelyä, kunnes syötetyn energian kokonaismäärä on noin 200–250 Ws/g. (Voit asettaa tavoitellun energiamäärän ultraäänilaitteen UP400ST ja kaikkien digitaalisten Hielscher-ultraäänilaitteiden valikoissa.)
- Poista ultraäänikäsittelyn jälkeen loppuun uutettu kasvimateriaali glyseriinistä suodattamalla. Voit käyttää siivilää, suodatinpaperia tai harsokangasta. Helpota viskoosin glyseriinin suodatusta käyttämällä imusuodatusta.
Vianmääritys ja vinkit:
Mitä kylmempää glyseriini on, sitä suurempi on sen viskositeetti. Erittäin viskoosit nesteet edellyttävät tehokkaampaa ultraäänilaitetta. Teholtaan 400 watin ultraäänilaite UP400St käsittelee 100 % glyseriiniä huoneenlämpötilassa vaivattomasti. Jos käytät pienempitehoista ultraäänilaitetta, voit käyttää glyseriini-vesiseosta (esimerkiksi 50:50 %v/v).
Kylmän glyseriinin käsittelyyn teollinen ultraäänilaite, kuten 1 000 watin ultraääniprosessori UIP1000hdT, soveltuu ihanteellisesti erittäin viskoosien liuottimien käsittelyyn.
Menetelmäohje: fytokemikaalien uutto katkeron juuresta
Glyseriini-vesiseosten käytännön sovellus ultraääniavusteisessa kasviuutossa on fytokemikaalien, kuten amarogentiinin, eristäminen katkeron juuresta 50 % glyseriiniin Hielscher UP200Ht -ultraäänilaitteella. Katkeron juuri sisältää karvaan maun antavia makuyhdisteitä, jotka kiinnostavat elintarvike- ja juomateollisuutta sekä perinteistä lääkintää.
Amarogentiinin karvausarvo on 58 000 000, ja sitä esiintyy katkeron juuressa 0,15 %:n pitoisuutena. Katkeron karvaudelle on ominaista puhdas maku. Erittäin voimakkaita katkeron juuren karvasaineita arvostetaan vahvoina makuyhdisteinä.
Vaiheittaiset ohjeet katkeron juuren ultraääniuuttoon käyttäen glyseriiniä liuottimena
Glyseriini-vesiseoksen käyttö yhdessä tehokkaan ultraäänilaitteen UP200Ht kanssa tuottaa suuren saannon uutettuja fytokemikaaleja. Glyseriinin mahdollistamat hellävaraiset olosuhteet varmistavat, että herkät yhdisteet säilyvät stabiileina koko prosessin ajan.
Glyseriini ja sen seokset veden tai etanolin kanssa tarjoavat monipuolisia liuotinvaihtoehtoja ultraääniavusteiseen kasviuuttoon. Glyseriinin suuren viskositeetin aiheuttamista haasteista huolimatta edistyneet ultraäänikäsittelylaitteet, kuten Hielscher UP200Ht, pystyvät käsittelemään näitä liuottimia tehokkaasti ja varmistamaan arvokkaiden fytokemikaalien tehokkaan uuton. Mahdollisuus mukauttaa liuottimen koostumusta ja hyödyntää ultraääniaaltojen tehoa tekee ultraääniavusteisesta uutosta tehokkaan tekniikan bioaktiivisten yhdisteiden eristämiseen kasvimateriaaleista.
Ultraääniavusteinen uutto glyseriiniin
Anturityyppisten ultraäänilaitteiden ja liuottimena käytettävän kasviperäisen glyseriinin yhdistäminen tarjoaa tehokkaan uuttomenetelmän. Ultraäänikäsittelyn mekaaniset vaikutukset tehostavat aineensiirtoa ja parantavat glyseriinin kykyä liuottaa kohdeyhdisteitä. Tämä yhdistelmä on erityisen tehokas bioaktiivisten yhdisteiden, kuten polyfenolien, alkaloidien ja eteeristen öljyjen, uuttamisessa kasvimateriaaleista.
Glyseriiniin tehtävän ultraääniavusteisen kasviuuton sovellukset
Tällä uuttotekniikalla on lupaavia sovelluksia useilla aloilla:
- Lääkkeet: Vaikuttavien lääkeaineiden eristäminen lääkekasveista.
- Elintarviketeollisuus: Luontaisten aromien, väriaineiden ja antioksidanttien uutto.
- Kosmetiikka: Bioaktiivisten yhdisteiden tuotanto ihonhoito- ja kauneudenhoitotuotteisiin.
- Syväeutektiset liuottimet Edullisuutensa, hyvän saatavuutensa, myrkyttömyytensä, syttymättömyytensä ja haihtumattomuutensa ansiosta glyseroli ja glyserolipohjaiset syväeutektiset liuottimet soveltuvat ihanteellisesti polyfenolien ultraääniuuttoon ja tarjoavat erittäin kestävän ratkaisun.
- korkea tehokkuus
- uusinta teknologiaa
- luotettavuus ja kestävyys
- säädettävä, tarkka prosessinohjaus
- eräkäsittely ja jatkuvatoiminen käsittely
- kaikille tilavuuksille
- älykäs ohjelmisto
- älykkäät ominaisuudet (esimerkiksi ohjelmoitavuus, tietojen tallennus ja etäohjaus)
- helppo ja turvallinen käyttää
- vähäinen huoltotarve
- CIP (puhdistus paikallaan)
Suunnittelu, valmistus ja konsultointi – Saksassa valmistettua laatua
Hielscher-ultraäänilaitteet tunnetaan korkeimmista laatu- ja suunnittelustandardeistaan. Kestävyys ja helppokäyttöisyys mahdollistavat ultraäänilaitteidemme sujuvan integroinnin teollisuuslaitoksiin. Hielscher-ultraäänilaitteet selviytyvät helposti ankarista olosuhteista ja vaativista ympäristöistä.
Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifioitu yritys, joka panostaa erityisesti tehokkaisiin ultraäänilaitteisiin, joissa yhdistyvät uusin teknologia ja käyttäjäystävällisyys. Hielscher-ultraäänilaitteet ovat luonnollisesti CE-vaatimusten mukaisia ja täyttävät UL-, CSA- ja RoHs-vaatimukset.
Alla oleva taulukko antaa käsityksen ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| Erätilavuus | Tilavuusvirta | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 0,5–1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2 000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| 15–150L | 3–15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | suurempi | usean laitteen ryhmä: UIP16000 |
Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!
Ultraäänilaite MSR-4, jossa on ultraäänianturit 4x 4kW (ultraääniteho yhteensä 16kW), bioaktiivisten yhdisteiden teolliseen uuttoon.
Kirjallisuus / Lähteet
- Sumbal Jamshaid, 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.
- Jamshaid, S., Ahmed, D. & Aydar, A. Y. (2022): Ultrasound-assisted extraction optimization of polyphenols, flavonoids, and antioxidant compounds from fruit of Melia azedarach using a glycerol-based green deep eutectic solvent. Journal of Food Processing and Preservation, 46, e16657.
- Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 2019
- 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.
Hyödyllistä tietoa glyseriinistä
Mitä glyseriini on? Glyseriini eli glyseroli on kolmiarvoinen alkoholi, joka on erittäin vesiliukoinen ja hygroskooppinen. Tämä tekee siitä monipuolisen liuottimen erilaisiin sovelluksiin. Kasviperäisen glyseriinin viskositeetti on noin 1 400 senttipoisia lämpötilassa 20ºC. Glyseriini on myrkytöntä, biohajoavaa ja kierrätettävää. Se valmistetaan uusiutuvista raaka-aineista, mikä tekee siitä ympäristöystävällisen liuottimen. Koska glyseriini on edullista ja sitä on hyvin saatavilla, sitä käytetään laajalti eri teollisuudenaloilla. Syttymättömyys ja haihtumattomuus tekevät glyseriinin käsittelystä ja varastoinnista turvallista.
Glyseriini liukenee veteen, etanoliin ja metanoliin, mikä laajentaa sen käyttömahdollisuuksia liuottimena erilaisissa kemiallisissa prosesseissa.
Missä sovelluksissa glyseriiniä käytetään liuottimena?
Glyseriiniä arvostetaan sen monipuolisten käyttökohteiden vuoksi sekä elintarvike- että kosmetiikkateollisuudessa. Liuotinkäyttö on yksi glyseriinin vahvoista käyttökohteista sen kemiallisten ominaisuuksien ja liuottimena tarjoaman suuren monipuolisuuden ansiosta.
Kosmetiikassa ja lääketieteessä: Kosmetiikassa ja lääketieteessä glyseriiniä käytetään yleisesti ihoa pehmentävänä aineena voiteissa ja geelivalmisteissa. Se toimii monien huonosti liukenevien aineiden liuottimena ja parantaa niiden biologista hyötyosuutta. Glyseriinin teho näissä sovelluksissa perustuu sen kemialliseen luonteeseen kolmiarvoisena alkoholina, mikä antaa sille suuren vesiliukoisuuden ja hygroskooppisuuden.
Elintarvikkeissa ja juomissa: Glyseriinillä on useita tehtäviä elintarvike- ja juomateollisuudessa. Se toimii kosteudensäilyttäjänä, liuottimena ja makeutusaineena ja edistää elintarvikkeiden säilyvyyttä. Sitä käytetään myös täyteaineena kaupallisesti valmistetuissa vähärasvaisissa elintarvikkeissa, kuten kekseissä, sekä sakeuttamisaineena likööreissä.
Polyolin ominaisuudet: Glyseriini on polyoli (sokerialkoholi), joka tunnetaan myrkyttömyydestään, biohajoavuudestaan ja kierrätettävyydestään. Se valmistetaan uusiutuvista raaka-aineista ja toimii poolisena proottisena liuottimena kolmen hydroksyyliryhmän alkoholirakenteensa ansiosta. Tämä tekee siitä erittäin hydrofiilisen ja vesiliukoisen sekä etanoliin ja metanoliin liukenevan.
Vesiuuton apuliuotin: Glyseriini on tehokas apuliuotin vesiuuttoprosesseissa, ja se tunnetaan erityisesti tehokkuudestaan polyfenoliuutteiden valmistuksessa.
Mikä on glyseriinin rooli ultraääniuutossa?
Glyseriini eli glyseroli on väritön, hajuton ja viskoosi neste, jota käytetään laajalti liuottimena kasviuutossa. Sen ainutlaatuiset ominaisuudet tekevät siitä erityisen sopivan sellaisten herkkien fytokemikaalien uuttoon, jotka saattavat hajota ankarammissa olosuhteissa. Glyseriinin kyky säilyttää bioaktiivisten yhdisteiden eheys sekä sen myrkyttömyys ja biohajoavuus tekevät siitä houkuttelevan liuottimen lääke-, kosmetiikka- ja elintarviketeollisuudelle. Vaikka puhdasta glyseriiniä käytetään usein uuttoliuottimena, sitä sekoitetaan myös veden tai etanolin kanssa eri suhteissa.
Glyseriini-vesiseokset: Glyseriinin sekoittaminen veteen pienentää liuoksen viskositeettia ja tehostaa sen kavitaatiota ultraääniuuton aikana. Tyypillinen seos voi koostua 50 % glyseriinistä ja 50 % vedestä, jolloin viskositeetti ja liuottimen tehokkuus ovat tasapainossa. Tämä yhdistelmä on erityisen tehokas esimerkiksi katkeron juuren karvasaineiden uuttamisessa, kuten ultraäänikäsittelyprosesseissa on osoitettu.
Glyseriini-etanoliseokset: Etanolin lisääminen glyseriiniin muodostaa liuotinseoksen, jonka viskositeetti on pienempi ja liuotinominaisuudet paremmat. Etanoli on hyvä liuotin monille fytokemikaaleille ja auttaa uuttamaan yhdisteitä tehokkaammin, kun taas glyseriinikomponentti varmistaa lopullisen uutteen stabiiliuden ja bioyhteensopivuuden.
Hielscher Ultrasonics valmistaa tehokkaita ultraäänihomogenisaattoreita laboratoriokoosta aina teolliseen kokoon asti.