Strategioita suurempien saantojen saavuttamiseksi kasviuutossa
Ensiluokkaisten kasviuutteiden valmistaminen erittäin tehokkaasti eli ensiluokkaisten uutteiden suurten saantojen saavuttaminen lyhyessä uuttoajassa edellyttää tehokasta uuttotekniikkaa. Ultraääniuutto on prosessia tehostava tekniikka, joka mahdollistaa monenlaisten raaka-aineiden käytön ja tuottaa nopeasti ja kustannustehokkaasti suuria saantoja erinomaisia uutteita.
Ensiluokkaisia kasviuutteita teho-ultraäänellä
Kun kasvista uutetaan tietty bioaktiivinen yhdiste tai bioaktiivinen fraktio, uuttoprosessiin vaikuttavat useat tekijät. Uuttotekniikan (esim. ultraääniuuton) lisäksi liuottimen polaarisuus, raaka-aine ja sen esikäsittely, kiinteän aineen ja nesteen suhde (eli kasvimateriaalin ja liuottimen suhde), uuttoaika ja lämpötila ovat tärkeitä prosessitekijöitä, jotka on otettava huolellisesti huomioon. Ultraääniavusteinen uutto (UAE) mahdollistaa ihanteelliset käsittelyolosuhteet, joille ovat samanaikaisesti ominaisia hellävaraisuus ja suuri tehokkuus. Hellävaraisten liuottimien vapaa valinta tai kylmävesiuutto, matalat lämpötilat ja lyhyet käsittelyajat tekevät ultraääniuutosta ylivertaisen uuttotekniikan, joka estää bioaktiivisten molekyylien lämpöperäisen tai kemiallisen hajoamisen. Lisäksi UAE voi vapauttaa kasvipohjaisesta raaka-aineesta koko saatavilla olevan määrän bioaktiivisia molekyylejä. Tästä syystä ultraäänikäsittely on laajimmin käytetty uuttotekniikka erittäin voimakkaiden uutteiden tuotannossa.
Kasviuutto laitteella UP400St (400W, 24kHz)
Mikä tekee ultraääniuutosta ylivertaisen?
Ultraääniavusteinen uutto (UAE) on erittäin tehokas uuttotekniikka, joka perustuu puhtaasti mekaanisiin voimiin. Ultraäänikavitaatiolle eli akustiselle kavitaatiolle ovat ominaisia voimakkaat leikkausvoimat sekä paikallisesti esiintyvät suuret lämpötila- ja paine-erot. Nämä erittäin voimakkaat kavitaatiovoimat aiheuttavat niin sanottua sonoporaatiota eli uusien huokosten muodostumista ja olemassa olevien huokosten suurenemista solukalvossa sekä kasvisolujen rakenteiden hajotusta. Ultraäänen tehostama liuottimen virtaus solun sisään ja sieltä ulos edistää kasviperäisten aineiden nopeaa ja täydellistä vapautumista. Koska UAE käyttää pelkästään mekaanisia voimia, se ei muuta kasviperäisiä molekyylejä kemikaaleilla tai voimakkaalla lämpökäsittelyllä ja estää siten kasvien sisältämien bioaktiivisten aineiden kemialliset tai lämmön aiheuttamat muutokset. Näin ultraääniuutto tuottaa korkealaatuisia, koko yhdistespektrin sisältäviä uutteita, jotka tarjoavat kasviperäisten aineiden yhdistelmän täydet vaikutukset eli niin sanotun entourage-vaikutuksen.
Ultraääniuutto: hellävarainen, ei-termisessä prosessissa toimiva mutta erittäin tehokas tekniikka ensiluokkaisten uutteiden suurten saantojen saavuttamiseen.
Ultraääniuuton vertailu muihin tekniikoihin
Ultraääniuutto on laajalti käytetty tekniikka bioaktiivisten yhdisteiden, kuten antioksidanttien, polyfenolien, polysakkaridien, proteiinien, lipidien, kannabinoidien ja muiden fytokemikaalien, vapauttamiseen ja eristämiseen kasvimateriaaleista.
Ultraäänikäsittely on ensisijainen menetelmä lukuisten etujensa vuoksi. Näitä ovat muun muassa suuret / täydelliset uuttosaannot, nopea ei-terminen käsittely, yhteensopivuus lähes kaikkien liuottimien kanssa (esim. vesi, etanoli, metanoli, isopropanoli, kasviöljyt, glyseroli jne.), helppo ja turvallinen käyttö sekä vähäinen huoltotarve.
Alla olevassa taulukossa verrataan ultraääniuuttoa muihin tavanomaisiin uuttomenetelmiin ja korostetaan UAE:n etuja.
Hielscherin ultraääniuuttimet ovat erinomaisia tehokkuudeltaan, luotettavuudeltaan ja käyttäjäystävällisyydeltään
| Ultraääniuutto | Maseraatio | CO2 -uutto | Soxhlet | Perkolaatio | |
|---|---|---|---|---|---|
| Liuotin | yhteensopiva lähes kaikkien liuottimien kanssa | vesi, vesipohjaiset ja vedettömät liuottimet | CO2 | vesi, vesipohjaiset ja vedettömät liuottimet | orgaaniset liuottimet |
| Lämpötila | ei-terminen uutto, tarkka lämpötilan säätö |
ympäristön lämpötila | lämmitettäessä | ympäristön lämpötila, ajoittain käytetään lämmitystä |
kriittisen lämpötilan 31°C yläpuolella |
| Paine | sekä ilmakehän paine että korotettu paine mahdollisia |
ilmakehän paine | ilmakehän paine | ilmakehän paine | erittäin korkeat paineet (kriittisen paineen 74 bar yläpuolella) |
| Käsittelyaika | nopea | erittäin hidas | hidas | erittäin hidas | kohtalainen |
| Liuottimen määrä | vähäinen, suuri kiinteän kasvimateriaalin pitoisuus liuottimessa, erityisesti käytettäessä virtauskennojärjestelmää |
suuri | kohtalainen | suuri | suuria määriä superkriittistä CO2 |
| Luonnonuutteen polaarisuus | riippuu liuottimesta; poolittomien ja polaaristen yhdisteiden uuttamiseen suositellaan kaksivaiheista uuttoa kahdella liuottimella |
riippuu liuottimesta | riippuu liuottimesta | riippuu liuottimesta | riippuu paineesta (korkeammissa paineissa polaarisempi) |
| Joustavuus / skaalattavuus | erä- ja linjauuttoon, lineaarinen skaalattavuus |
vain eräuuttoon, rajallinen skaalattavuus |
vain eräuuttoon, rajallinen skaalattavuus |
vain eräuuttoon, rajallinen skaalattavuus |
vain eräuuttoon, rajallinen lineaarinen skaalattavuus, erittäin kallis |
Miksi ultraääniuutto on niin tehokasta?
Teho-ultraäänen uuttoa tehostava mekanismi perustuu pääasiassa akustisen kavitaation ilmiöön. Ultraäänikavitaatio aiheuttaa kasvibiomassan hiukkasten välisiä törmäyksiä, jotka johtavat hiukkasten pirstoutumiseen ja hiukkaskoon pienenemiseen. Kun kavitaatiokuplat luhistuvat kiinteiden kasvihiukkasten pinnalla, eroosio ja sonoporaatio suurentavat hiukkasten pinta-alaa entisestään. Näin tehostunut aineensiirto helpottaa molekyylien, kuten proteiinien, lipidien, sokerien, vitamiinien, antioksidanttien, fytokemikaalien ja ravintokuitujen, vapautumista. Ultraäänellä synnytetyt leikkausvoimat parantavat liuottimen tunkeutumista kasvimateriaalin solumatriisiin ja solukalvojen läpäisevyyttä. Nämä teho-ultraäänen mekanismit saavat aikaan merkittävän prosessin tehostumisen, kun kasviuutossa käytetään ultraäänikäsittelyä.
- suuret saannot
- ensiluokkaiset uutteet
- erittäin tehokas ja nopea prosessi
- alhaiset käyttökustannukset
- toistettavat tulokset
- lineaarinen skaalattavuus
- helppo ja turvallinen käyttö
- kestävyys
Hanki teknisiä tietoja Hielscherin ultraääniuuttimista ja niiden eduista!
Hielscher Ultrasonics suunnittelee, valmistaa ja toimittaa tehokkaita ultraääniuuttimia erä- ja jatkuvatoimiseen käsittelyyn kaikissa tuotantomittakaavoissa. Korkeimpien teknisten standardien, erinomaisen kestävyyden ja erittäin tehokkaan toiminnan mahdollistavan 24/7/365-käytön lisäksi Hielscherin ultraäänilaitteita on helppo ja luotettava käyttää. Suuri tehokkuus, älykäs ohjelmisto, intuitiivinen valikko, automaattinen tietojen tallennus ja selainpohjainen etäohjaus ovat vain muutamia ominaisuuksia, jotka erottavat Hielscherin uuttimet muista uuttolaitteista.
Hielscherin ultraääniuuttimien edut
Tehokkuus
- Suuremmat saannot
- Nopea uuttoprosessi – minuuteissa
- Korkealaatuiset uutteet – hellävarainen, ei-terminen uutto
- Ympäristöystävälliset liuottimet (vesi, etanoli, glyseroli, kasviöljyt jne.)
Helppous
- Plug ’n’ play – käyttöönotto ja koulutus muutamassa tunnissa
- Suuri käsittelykapasiteetti – laajamittaiseen uutteiden tuotantoon
- Eräkohtainen tai jatkuva käyttö prosessilinjassa
- Helppo käyttöönotto – tukee useita jännitteitä ja vaatii vain neljän letkun liittämisen
- Siirrettävä
- Lineaarinen kapasiteetin kasvattaminen – lisää toinen ultraäänijärjestelmä rinnakkain kapasiteetin lisäämiseksi
- Etävalvonta ja -ohjaus – tietokoneella, älypuhelimella tai tabletilla
- Prosessin valvontaa ei tarvita – ota käyttöön ja käynnistä
- Suuri suorituskyky – suunniteltu jatkuvaan 24/7-tuotantoon
- Kestävyys ja vähäinen huoltotarve
- Korkea laatu – suunniteltu ja valmistettu Saksassa
- Nopea täyttö ja tyhjennys erien välillä
- Helppo puhdistaa
Turvallisuus
- Helppo ja turvallinen käyttää
- Liuottimeton tai liuotinpohjainen uutto (vesi, etanoli, kasviöljyt, glyseroli jne.)
- Ei korkeita paineita eikä lämpötiloja
- Saatavilla ATEX-sertifioituja räjähdyssuojattuja järjestelmiä
- Helppo ohjata (myös etäohjauksella)
Ultraääniuuton liuottimet
Valitse uuttoprosessiisi ihanteellinen liuotin: vesi, vesi-alkoholiseos, isopropyylialkoholi, heksaani, etanoli, metanoli, butaani, kasviöljyt, glyseroli,
myrkyttömät liuottimet sekä kaikki muut tavanomaiset liuottimet ovat yhteensopivia ultraääniuuton kanssa.
Ultraääniavusteinen kylmävesiuutto: Vaikka vesi on teknisesti liuotin, niin sanottu yleisliuotin, vesipohjaista uuttoa pidetään yleensä liuottimettomana uuttona. Liuottimeton ultraääniuutto ei edellytä mitään vieraita aineita. Veden ja kasvimateriaalin lietettä käsitellään ultraäänellä kasvin soluseinien rikkomiseksi, jotta bioaktiiviset molekyylit vapautuvat veteen (liuottimeen). Ultraäänikäsittely on puhtaasti mekaaninen menetelmä, joka ei muuta raaka-ainetta eikä uutetta kemiallisesti. Siksi ultraääniuutto on ensisijainen tekniikka korkealaatuisten kasviuutteiden valmistamiseen.
Anturityyppinen ultraäänilaite UIP1000hdT varustettuna sekoittimella kasviuutteiden, kuten kannabinoidien (esim. CBD, THC, CBG), tuotantoa varten
Alla oleva taulukko antaa viitteitä ultraääniuuttimiemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista (erä- ja läpivirtauskäsittely):
| Erätilavuus | Tilavuusvirta | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 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 |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | suurempi | laiteryhmä, jossa on useita UIP16000-laitteita |
Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!
Ultraääniuutinmallin UIP4000hdT teollinen asennus kasviuutteiden tuotantoa varten.
Hielscher Ultrasonics valmistaa ja toimittaa tehokkaita ultraääniuuttimia laboratorio-, pilotti- ja teolliseen mittakaavaan.
Kirjallisuus / Viitteet
- 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 valmistaa tehokkaita ultraäänihomogenisaattoreita laboratoriokoosta aina teolliseen kokoluokkaan asti.