Ultraääni Soxhlet-uutto
Ultrasonics parantaa tavanomaista Soxhlet-uuttoa. Ultraäänellä avustettu Soxhlet, joka tunnetaan myös nimellä Sono-Soxhlet, uuttaminen johtaa suurempiin saantoihin ja lyhyempiin uuttoaikoihin. Hielscher-koetintyyppiset sonikaattorit voidaan helposti integroida mihin tahansa klassiseen Soxhlet-uuttimen kokoonpanoon.
Soxhlet-uutto ultraäänellä
Soxhlet-uutto on usein käytetty kiinteän nesteen uuttomenetelmä, jota käytetään synteettisessä tai analyyttisessä laboratoriossa, ja sitä tarvitaan, kun halutulla yhdisteellä on vain rajallinen liukoisuus liuottimeen ja epäpuhtaus ei liukene kyseiseen liuottimeen. Lyhyesti sanottuna Soxhlet-uuton toimintaperiaatetta voidaan kuvata liuotinpohjaiseksi palautusjäähdytykseksi.
Ultraääni on integroitu onnistuneesti Soxhlet-uuttoon saannon lisäämiseksi ja keston lyhentämiseksi. Kun Soxhlet-uutto on valmis, liuotin poistetaan (esim. pyöröhaihduttimella).
Tavanomaisen Soxhlet-uuton ongelmat:
Perinteisellä Soxhlet-uutolla on suuria haittoja sen pitkän uuttoajan ja käytetyn liuottimen suuren määrän vuoksi. Lisäksi tavanomaisesta Soxhlet-uuttimesta puuttuu ravistelu. Sekoitusta tarvitaan uuttoprosessin nopeuttamiseksi. Koska perinteiset Soxhlet-uuttimet käyttävät suuria määriä liuotinta, sitä seuraava haihdutus ja konsentrointi vaativat paljon energiaa. Uutteen laatuun vaikuttaa usein negatiivisesti uutettujen yhdisteiden pitkä retentioaika Soxhlet-uuttoasetuksen lämmitetyssä lampussa. Termolabiilit kohdeyhdisteet hajoavat, kun materiaali altistetaan pitkän uuttoajan aikana liuottimen kiehumispisteen lämmölle.
Sono-Soxhlet-asetukset käyttämällä sonikaattoria UP200Ht parempien uuttotulosten saavuttamiseksi
(©Djenni et ai., 2012)
Ratkaisu: Ultraääni Soxhlet-uutto
Tehokas ultraääni lisää massansiirtoa näytteen ja liuottimen välillä. Tällöin tarvitaan vähemmän liuotinta. Uuttoaikaa lyhennetään huomattavasti, jotta uutteet eivät altistu pitkälle lämpöaltistukselle. Näin vältetään uutteen ei-toivottu terminen hajoaminen tai ainakin vähennetään sitä merkittävästi.
Ultraääni voidaan helposti integroida Soxhlet-uuttoasetuksiin – joko tuomalla ultraäänisarvi (koetin, sonotrode) Soxhlet-kammioon tai sonikaatiolla Soxhlet-kammioon epäsuorasti astian seinämän läpi. Ultraääni Soxhlet-uutto – aslo tunnetaan nimellä Sono-Soxhlet – johtaa suurempiin saantoihin lyhyemmässä uuttoajassa lievemmissä uutto-olosuhteissa.
Teollisen mittakaavan Sono-Soxhlet- ja Sono-Clevenger-kokoonpanot Sonicator UIP1000hdT
(©Vernes et ai., 2020)
“Ultrasonication uuttomenetelmänä on tehokas tekniikka verrattuna palautusjäähdytysmenetelmiin orgaanisten hivenaineiden uuttamiseksi maaperästä ja sedimenteistä. Ultraääniuuttotekniikat osoittautuivat tuottavan vertailukelpoisia tai jopa suurempia määriä hiilivetyjä (Song et ai., 2002) kuin muut uuttotekniikat […]. Epäpuhtauksien tyypistä ja matriisista riippuen sonikaatiolla voi olla etuna nopeammat uuttoajat. Ultraääniuuttoparametrien optimointi, mukaan lukien liuottimen tai liuottimen koostumuksen tyyppi, uuttoaika, näytekuorma ja vesipitoisuus, vaaditaan monta kertaa tehokkaampien ja toistettavien uuttojen aikaansaamiseksi (Berset et ai., 1999). Ultrasonication-tekniikat tarjoavat yleensä suhteellisen edullisen menetelmän, jossa käytetään pieniä määriä orgaanista liuotinta ilman kehittyneitä lasitavaroita ja instrumentteja.”
[Oluseyi ym. 2011]
Sono-Soxhlet-uuton edut
Sono-Soxhlet-uutto on muunnelma perinteisestä Soxhlet-uuttotekniikasta, joka sisältää korkean intensiteetin ultraäänen uuttoprosessin parantamiseksi. Sono-Soxhlet-tekniikka tarjoaa useita etuja, joita tukevat tieteelliset tutkimukset ja tutkimukset, joihin kuuluvat:
- Lisääntynyt uuttotehokkuus: Sono-Soxhlet-uutto lisää uuttamisen tehokkuutta hajottamalla kasvimateriaalien tai muiden näytematriisien soluseinät. Voimakkaiden ultraääniaaltojen luoma akustinen kavitaatio parantaa massansiirtoa ja parantaa liuottimen tunkeutumista näytteeseen, mikä lisää uutettujen yhdisteiden saantoa.
- Lyhentynyt uuttoaika: Sono-Soxhlet-uutto lyhentää merkittävästi uuttoaikaa verrattuna perinteiseen Soxhlet-uuttoon. Koska ultraääni edistää nopeampaa massansiirtoa ja diffuusiota, analyyttien ja kasvitieteellisten yhdisteiden uuttaminen kestää vain lyhyen hoidon. Lyhyempi uuttoaika tarkoittaa myös suurempaa läpimenokapasiteettia.
- Pienempi liuottimien kulutus: Soxhletin ja ultraääniuuton yhdistelmä vähentää liuottimien kulutusta. Tämä paitsi tuo kustannussäästöjä myös minimoi ympäristövaikutukset.
- Sovelluksen monipuolisuus: Sono-Soxhlet-uutto on monipuolista ja sitä voidaan soveltaa monenlaisiin näytematriiseihin, mukaan lukien kasvimateriaalit, elintarvikkeet, polymeerit ja ympäristönäytteet. Sen mukautuvuus tekee siitä arvokkaan työkalun eri tieteenaloilla, kuten fytokemiassa, kemiassa ja ympäristöanalyysissä.
- Vihreä kemia: Sono-Soxhlet-uutto on vihreän kemian periaatteiden mukaista vähentämällä jätettä ja energiankulutusta. Sen tehokkuus ja vähentynyt liuottimien käyttö edistävät ympäristöystävällisempiä uuttoprosesseja.
Nämä Sono-Soxhlet-uuton hyödylliset näkökohdat parantavat prosessin tehokkuutta, aika- ja energiatehokkuutta sekä ympäristöystävällisyyttä. Sono-Soxhlet-uuton tärkeimmät edut perustuvat lisääntyneeseen uuttotehokkuuteen, lyhyempään käsittelyaikaan, pienempään liuottimien kulutukseen, monipuolisuuteen ja panokseen vihreään kemiaan.
Hyödynnä ultraäänellä parannettua Soxhlet-uuttoa ja ota meihin yhteyttä saadaksesi lisätietoja!
Soxhlet-laite, jossa on Sonikaattori UP200Ht
Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!
Kirjallisuus / Viitteet
- 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.
Faktoja, jotka kannattaa tietää
Ultraäänihomogenisaattoreita käytetään menestyksekkäästi uuttamistarkoituksiin laboratorioissa ja teollisessa tuotannossa, esimerkiksi lääke- ja elintarviketeollisuudessa sekä biologisessa tutkimuksessa & analyysi. Hielscherin ultraäänilaitteiden laaja tuotevalikoima mahdollistaa optimaalisen prosessiasennuksen kokoamisen – täyttää prosessin vaatimukset korkeasta laadusta ja tuotoksesta.
ultraäänilaite UP200St pullosovittimella Soxhlet-laitteeseen liittämistä varten
Saat yksityiskohtaisen Soxhlet-uutto-oppaan (englanniksi) napsauttamalla: Soxhlet-uutto-opas akateemisille ja ammatillisille verkkotunnuksille – Hielscher Ultrasonics (Saksa)