La glycérine comme solvant pour l'extraction ultrasonique
La glycérine ou le glycérol peuvent être utilisés purs (100 %) ou sous forme de mélange de glycérine et d'eau ou d'éthanol pour l'extraction botanique. Découvrez les avantages de l'utilisation de la glycérine comme solvant d'extraction dans les processus de sonication.
Extraction botanique dans la glycérine par sonication
L'extraction botanique est un processus fondamental de la chimie analytique, de la biochimie et de la recherche sur les produits naturels, qui vise à isoler des composants spécifiques à partir de mélanges complexes. Les méthodes d'extraction traditionnelles, telles que la macération ou l'extraction Soxhlet, nécessitent souvent des temps de traitement longs et l'utilisation de solvants organiques, qui peuvent présenter des risques pour l'environnement et la santé. Au cours de la dernière décennie, l'extraction par ultrasons a remplacé les techniques d'extraction traditionnelles telles que la macération, l'extraction Soxhlet et l'extraction par solvant, car la sonication est plus efficace, plus rapide, plus performante et plus respectueuse de l'environnement. Outre les avantages de l'extraction par ultrasons, cette technique permet d'utiliser le solvant de son choix. Les extracteurs à ultrasons peuvent même utiliser de la glycérine végétale pure comme solvant.
Homogénéisateur à ultrasons UP400ST pour l'extraction de plantes en utilisant la glycérine comme solvant.
La glycérine végétale est un solvant d'extraction idéal en raison de ses propriétés non toxiques et non irritantes et de sa capacité à préserver la stabilité et la puissance des composés bioactifs sensibles. La glycérine pure et les mélanges glycérine-eau sont des solvants utiles pour la production d'extraits pour les suppléments et les nutraceutiques, les extraits d'arômes, les additifs alimentaires et les cosmétiques.
Comment fonctionnent les appareils à ultrasons à sonde pour l'extraction ?
Les sonicateurs utilisés pour l'extraction botanique utilisent la puissance des ultrasons intenses. Par l'intermédiaire de la sonde ultrasonique, des ultrasons de haute intensité sont transmis dans le solvant, où de nombreuses bulles de cavitation se forment. La formation et l'effondrement rapides des bulles de cavitation microscopiques génèrent des forces de cisaillement et une agitation intense, ainsi que des températures et des pressions élevées localisées. Ces forces sonomécaniques perturbent efficacement les parois cellulaires et facilitent la libération des composés intracellulaires. Cette technique d'extraction intensifiée par ultrasons offre plusieurs avantages, notamment des temps d'extraction réduits, un rendement accru et la possibilité de traiter des substances thermolabiles sans dégradation significative.
Glycérine végétale comme solvant d'extraction
La glycérine végétale, un liquide incolore, inodore et visqueux dérivé d'huiles végétales, est largement reconnue pour ses propriétés de solvant. Elle est non toxique, biodégradable et présente une excellente solubilité pour une large gamme de composés organiques. En tant que solvant, la glycérine végétale présente plusieurs avantages par rapport aux solvants organiques traditionnels :
- Sécurité et impact sur l'environnement : La glycérine n'est pas toxique et ne nuit pas à l'environnement, ce qui en fait un choix préférable pour les applications de chimie verte.
- De qualité alimentaire et pharmaceutique : La glycérine végétale est disponible en qualité alimentaire et pharmaceutique. Sans alcool, comestible et au goût sucré, la glycérine est un solvant apprécié pour les extraits destinés à l'alimentation et aux produits pharmaceutiques. Pour les cosmétiques, la glycérine est un solvant très apprécié en raison de ses propriétés émollientes.
- Solubilité : Il peut dissoudre les substances hydrophiles et hydrophobes, ce qui élargit le champ des composés extractibles.
- Stabilité : La glycérine est chimiquement stable, ce qui permet de préserver l'intégrité des composés sensibles pendant l'extraction.
ultrasonateur UIP1000hdT pour l'extraction botanique.
Protocole : Extraction ultrasonique de feuilles de plantes dans de la glycérine
Dans ce protocole, nous vous guidons à travers les étapes de l'extraction par ultrasons des composés bioactifs des feuilles de plantes dans la glycérine pure. Vous pouvez regarder la vidéo complémentaire ci-dessus pour avoir une impression visuelle du processus d'extraction par ultrasons.
Vous avez besoin de :
- herbes fraîches ou séchées
- 100% glycérine végétale
- sonicateur à sonde, par exemple UP400St avec sonotrode S24d22L2D
- Bécher en verre
- bouteille en verre foncé pour le stockage
Instructions étape par étape
- Hacher les feuilles d'herbes en petits morceaux (environ 5x5mm).
- Placer les feuilles d'herbes dans le bécher en verre.
- Ajouter la glycérine. Vous pouvez laisser tremper les herbes pendant quelques minutes.
- Insérez la sonde du sonicateur dans le bécher. Centrer la sonde au milieu du bécher et s'assurer que la sonotrode ne touche pas les parois du récipient.
- Réglez l'amplitude à 100 % et démarrez la sonication.
- Surveillez la température à l'aide du capteur de température fourni avec l'UP400St.
- Lorsque la température dépasse la température que vous ne voulez pas dépasser, vous pouvez soit mettre le sonicateur en pause pour laisser la suspension de glycérine refroidir, soit définir une limite de température dans le menu de l'UP400St. Vous pouvez définir une limite de température dans le menu de l'UP400St. En outre, vous pouvez placer le bécher en verre dans un bain de glace.
- Sonifier pour un apport total d'énergie d'environ 200-250 Ws/g. (Vous pouvez régler l'apport énergétique ciblé dans le menu de l'UP400ST et de tous les sonicateurs numériques Hielscher).
- Après la sonication, retirez le matériel végétal épuisé de la glycérine par filtration. Vous pouvez utiliser une passoire, du papier filtre ou une toile à fromage. Pour faciliter la filtration de la glycérine visqueuse, utilisez la filtration sous vide.
Dépannage et conseils :
Plus la glycérine est froide, plus sa viscosité est élevée. Les liquides très visqueux nécessitent un sonicateur plus puissant. Le sonicateur UP400St, d'une puissance de 400 watts, traite souverainement 100 % de glycérine à température ambiante. Si vous utilisez un sonicateur moins puissant, vous pouvez utiliser un mélange glycérine-eau (par exemple 50:50 %v/v).
Pour la glycérine froide, un sonicateur industriel tel que le processeur à ultrasons UIP1000hdT de 1000 watts est idéal pour traiter les solvants très visqueux.
La glycérine (glycerol) est capable de préserver l'intégrité des composés bioactifs, et sa nature non toxique et biodégradable en fait un solvant intéressant pour les industries pharmaceutiques, cosmétiques et alimentaires. Combinés aux conditions d'extraction douces de l'ultrasonication, les extraits de glycérine ultrasonique présentent une qualité et une biodisponibilité excellentes. Le processus de sonication garantit une efficacité maximale, ce qui se traduit par des rendements élevés, des temps d'extraction réduits et des coûts de traitement faibles ! Utilisez le solvant de votre choix, obtenez d'excellents rendements d'extraction et une qualité d'extrait supérieure avec les sonicateurs Hielscher !
Protocole : Extraction des substances phytochimiques de la racine de gentiane
Une application pratique des mélanges eau-glycérine dans l'extraction botanique par ultrasons est démontrée dans l'isolement de substances phytochimiques telles que l'amarogentine de la racine de gentiane dans 50 % de glycérine à l'aide du sonicateur Hielscher UP200Ht. La racine de gentiane contient des composés aromatiques amers qui présentent un intérêt pour l'industrie alimentaire et des boissons, ainsi que pour la médecine traditionnelle.
L'amarogentine offre une valeur d'amertume de 58 000 000 et se trouve à une concentration de 0,15 % dans la racine de gentiane. L'amertume de la gentiane se caractérise par une saveur nette. Offrant une puissance élevée, les composés amers de la racine de gentiane sont appréciés en tant que composés à forte saveur.
Instructions pas à pas pour l'extraction ultrasonique de racines de gentiane en utilisant la glycérine comme solvant
L'utilisation d'un mélange glycérine-eau, combinée au sonicateur haute performance UP200Ht, permet d'obtenir un rendement élevé d'extraction de composés phytochimiques. Les conditions douces de la glycérine garantissent la stabilité des composés sensibles tout au long du processus.
La glycérine et ses mélanges avec l'eau ou l'éthanol constituent des options de solvants polyvalentes pour l'extraction botanique par ultrasons. Malgré les défis posés par la viscosité élevée de la glycérine, les équipements de sonication avancés tels que le Hielscher UP200Ht peuvent manipuler efficacement ces solvants, garantissant ainsi une extraction efficace de substances phytochimiques précieuses. La possibilité d'adapter la composition du solvant et de tirer parti de la puissance des ondes ultrasoniques fait de l'extraction assistée par ultrasons une technique puissante pour l'isolement des composés bioactifs des matières végétales.
Extraction assistée par ultrasons dans la glycérine
La combinaison d'ultrasons de type sonde et de glycérine végétale comme solvant constitue une approche puissante pour l'extraction. Les effets mécaniques des ultrasons favorisent le transfert de masse, améliorant ainsi l'efficacité de la glycérine à solubiliser les composés cibles. Cette combinaison est particulièrement efficace pour extraire les composés bioactifs des matières végétales, tels que les polyphénols, les alcaloïdes et les huiles essentielles.
Applications de l'extraction botanique par ultrasons dans la glycérine
Cette technique d'extraction a des applications prometteuses dans divers domaines :
- Produits pharmaceutiques : Isolement de principes pharmaceutiques actifs à partir de plantes médicinales.
- Industrie alimentaire : Extraction d'arômes naturels, de colorants et d'antioxydants.
- Cosmétiques : Production de composés bioactifs pour les soins de la peau et les produits de beauté.
- solvants eutectiques profonds En raison de son faible coût, de sa grande disponibilité, de sa nature non toxique, de son ininflammabilité et de sa non-volatilité, le glycérol et les solvants eutectiques profonds à base de glycérol sont idéaux pour l'extraction ultrasonique des polyphénols, offrant ainsi une solution hautement durable.
- haute efficacité
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Conception, fabrication et conseil – Qualité Made in Germany
Les ultrasons Hielscher sont réputés pour leur qualité et leurs normes de conception les plus élevées. La robustesse et la facilité d'utilisation permettent une intégration aisée de nos ultrasons dans les installations industrielles. Les conditions difficiles et les environnements exigeants sont facilement gérés par les ultrasons Hielscher.
Hielscher Ultrasonics est une entreprise certifiée ISO et met l'accent sur les ultrasons de haute performance, dotés d'une technologie de pointe et d'une grande facilité d'utilisation. Bien entendu, les ultrasons Hielscher sont conformes à la norme CE et répondent aux exigences des normes UL, CSA et RoHs.
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons :
| Volume du lot | Débit | Dispositifs recommandés |
|---|---|---|
| 00,5 à 1,5 ml | n.d. | VialTweeter |
| 1 à 500mL | 10 à 200mL/min | UP100H |
| 10 à 2000mL | 20 à 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 à 20L | 0.2 à 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 à 100L | 2 à 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 à 150L | 3 à 15L/min | UIP6000hdT |
| n.d. | 10 à 100L/min | UIP16000 |
| n.d. | plus grande | groupe de UIP16000 |
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Sonicator MSR-4 avec 4 sondes ultrasoniques de 4kW (puissance ultrasonique totale de 16kW) pour l'extraction industrielle de composés bioactifs.
Littérature / Références
- 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.
Ce qu'il faut savoir sur la glycérine
Qu'est-ce que la glycérine ? La glycérine, également connue sous le nom de glycérol, est un alcool trivalent dont la solubilité dans l'eau et l'hygroscopicité sont élevées. Cela en fait un solvant polyvalent dans diverses applications. La viscosité de la glycérine végétale est d'environ 1400 centipoises à 20ºC. La glycérine est non toxique, biodégradable et recyclable. Elle est produite à partir de sources renouvelables, ce qui en fait un solvant respectueux de l'environnement. La glycérine étant peu coûteuse et très disponible, elle est largement utilisée dans diverses industries. La glycérine est ininflammable et non volatile, ce qui rend sa manipulation et son stockage sûrs.
La glycérine est soluble dans l'eau, l'éthanol et le méthanol, ce qui élargit son champ d'application en tant que solvant dans différents processus chimiques.
Pour quelles applications la glycérine est-elle utilisée comme solvant ?
La glycérine est appréciée pour ses diverses applications dans les industries alimentaires et cosmétiques. L'utilisation de la glycérine comme solvant est l'une de ses principales applications, car elle présente des propriétés chimiques et une grande polyvalence en tant que solvant.
Dans Cosmetics and Medicine : En cosmétique et en médecine, la glycérine est couramment utilisée comme émollient dans les crèmes et les gels. Elle agit comme un solvant pour de nombreuses substances peu solubles, améliorant ainsi leur biodisponibilité. L'efficacité de la glycérine dans ces applications découle de sa nature chimique d'alcool trivalent, qui lui confère une grande solubilité dans l'eau et une forte hygroscopicité.
Dans le domaine de l'alimentation et des boissons : La glycérine joue de multiples rôles dans l'industrie alimentaire et des boissons. Elle agit comme humectant, solvant et édulcorant, contribuant ainsi à la conservation des aliments. Elle est également utilisée comme agent de remplissage dans les aliments à faible teneur en matières grasses préparés dans le commerce, tels que les biscuits, et comme agent épaississant dans les liqueurs.
Propriétés des polyols : La glycérine, un polyol (alcool de sucre), est reconnue pour être non toxique, biodégradable et recyclable. Elle est produite à partir de sources renouvelables et fonctionne comme un solvant protique polaire grâce à sa structure d'alcool trihydrique. Cela le rend très hydrophile et soluble dans l'eau, l'éthanol et le méthanol.
Extraction à l'eau Co-solvant : La glycérine est un co-solvant efficace pour les processus d'extraction par l'eau, particulièrement reconnu pour son efficacité dans l'obtention d'extraits de polyphénols.
Quel est le rôle de la glycérine dans l'extraction ultrasonique ?
La glycérine, également connue sous le nom de glycérol, est un liquide incolore, inodore et visqueux qui est largement utilisé comme solvant dans les extractions botaniques. Ses propriétés uniques la rendent particulièrement adaptée à l'extraction de substances phytochimiques sensibles qui pourraient se dégrader dans des conditions plus difficiles. Cette capacité de la glycérine à préserver l'intégrité des composés bioactifs, associée à sa nature non toxique et biodégradable, en fait un solvant intéressant pour les industries pharmaceutiques, cosmétiques et alimentaires. Si la glycérine pure est souvent utilisée comme solvant d'extraction, elle est également mélangée à de l'eau ou à de l'éthanol dans des proportions variables.
Mélanges glycérine-eau : Le mélange de glycérine et d'eau réduit la viscosité de la solution, ce qui améliore son efficacité de cavitation lors de l'extraction par ultrasons. Un mélange typique peut être composé de 50 % de glycérine et de 50 % d'eau, équilibrant ainsi la viscosité et l'efficacité du solvant. Cette combinaison est particulièrement efficace pour extraire des composés tels que les agents amers de la racine de gentiane, comme le démontrent les processus d'ultrasonication.
Mélanges de glycérine et d'éthanol : L'ajout d'éthanol à la glycérine crée un mélange de solvants ayant une viscosité plus faible et des propriétés de solvants améliorées. L'éthanol, qui est un bon solvant pour de nombreux composés phytochimiques, permet une extraction plus efficace des composés, tandis que la glycérine assure la stabilité et la biocompatibilité de l'extrait final.
Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons très performants à partir de laboratoires à taille industrielle.