Extraction à l’hexane avec une efficacité améliorée par ultrasonication

L’ultrasonication de type sonde peut améliorer l’extraction conventionnelle à l’hexane en intensifiant le procédé et en le rendant nettement plus efficace. L’extraction par ultrasons améliore le transfert de masse et rompt les cellules afin de libérer les substances bioactives ciblées dans le solvant, ce qui permet d’obtenir des rendements d’extraction plus élevés qu’avec les seules méthodes conventionnelles. L’extraction assistée par ultrasons est très efficace pour augmenter le rendement de l’extraction d’huile, notamment de l’huile de colza et de l’huile de graines de lin, ce qui se traduit par une composition en acides gras de haute qualité et une teneur plus élevée en composants bioactifs.

Extraction à l’hexane améliorée par ultrasons de puissance

L’extraction par ultrasons est une méthode d’intensification des procédés qui peut améliorer considérablement les procédés d’extraction solide-liquide et d’extraction par solvant.

Limites de l’extraction conventionnelle à l’hexane

L’extraction à l’hexane est une technique courante utilisée pour extraire des composés organiques, en particulier des substances non polaires, à partir de diverses sources telles que les plantes, les graines ou le sol. L’hexane est un solvant hydrocarboné très efficace pour dissoudre et extraire les lipides, les huiles et d’autres composés non polaires. L’hexane est largement utilisé pour l’extraction d’huile en raison de sa capacité à solubiliser les composés non polaires (par ex. les huiles), de la séparation ultérieure aisée de l’huile et d’un point d’ébullition étroit (63–69°C).
Cependant, l’efficacité des procédés d’extraction à l’hexane peut varier fortement en fonction de la matière première et de l’extraction : le rendement d’extraction et la durée d’extraction sont largement corrélés. Cela signifie que, pour obtenir un rendement d’extrait élevé, un temps de séjour plus long de la biomasse dans le solvant hexane est nécessaire. Un autre facteur limitant est souvent la pénétration insuffisante de l’hexane dans la matrice de la biomasse. Les structures cellulaires rigides sont pour la plupart mouillées par l’hexane en surface, tandis que l’intérieur des cellules n’entre que partiellement en contact avec l’hexane. Une telle pénétration insuffisante entraîne un processus d’extraction incomplet, car les substances ciblées telles que les lipides (c.-à-d. acides gras, graisses, huiles) restent à l’intérieur de la matrice cellulaire.

La solution : l’extraction à l’hexane intensifiée par ultrasons

La sonication de type sonde, également appelée sonication par sonde à ultrasons, est une méthode qui utilise des ondes ultrasonores de haute intensité pour créer des bulles de cavitation acoustique dans un milieu liquide. Ces bulles implosent rapidement, générant des champs d’énergie localisés intenses et créant des microturbulences et des forces de cisaillement élevées au sein du solvant.
En raison de ces conditions à haute densité énergétique générées par ultrasons, la sonication de type sonde peut intensifier et améliorer le procédé d’extraction à l’hexane de plusieurs manières :

• Transfert de masse amélioré : La sonication améliore le transfert de masse entre l’échantillon solide et le solvant. La microturbulence et l’implosion rapide des bulles de cavitation créent de fortes forces de cisaillement et des variations de pression localisées. Cela perturbe la couche limite autour de l’échantillon solide, favorisant la libération des composés cibles dans le solvant et améliorant ainsi l’efficacité de l’extraction.
• Extraction accélérée : La sonication accélère la cinétique d’extraction en augmentant la surface de contact entre le solvant et l’échantillon solide. Les bulles de cavitation assurent une agitation et créent un mélange homogénéisé, garantissant que le solvant entre en contact étroit avec toute la surface du matériau solide, ce qui conduit à des vitesses d’extraction plus rapides.
• Rupture des structures cellulaires : Dans les extractions à partir de matières végétales, la sonication peut rompre les structures cellulaires, telles que les parois et les membranes cellulaires, facilitant la libération des composants intracellulaires. Cela permet une extraction plus efficace des lipides et d’autres composés cibles susceptibles d’être enfermés dans les cellules.
• Durée d’extraction réduite : En combinant l’augmentation du transfert de masse et l’accélération de la cinétique d’extraction, la sonication de type sonde peut réduire considérablement la durée d’extraction nécessaire pour obtenir le rendement souhaité. Cela peut être particulièrement avantageux lors du traitement de grands volumes d’échantillons ou pour des applications où le temps est un facteur critique.

Grâce à ces facteurs de procédé améliorés, l’ultrasonication de type sonde peut améliorer considérablement l’extraction à l’hexane. L’extraction à l’hexane par ultrasons peut être optimisée en fonction des composés spécifiques et des volumes extraits. L’intensité des ultrasons (amplitude), la durée, la température, la pression et la configuration d’extraction peuvent être ajustées afin d’obtenir des rendements d’extrait optimaux dans une durée d’extraction raccourcie.

• Huile d’algues
• Huiles végétales (soja, lin, colza, tournesol, son de riz, etc.)
• Huiles essentielles
• Caryophyllène
• Oléorésine de vanille à partir de gousses de vanille
• Lutéine à partir de jaune d’œuf
• Astaxanthine à partir d’algues
• Dégraissage d’insectes

Extraction Soxhlet intensifiée par ultrasons utilisant l’hexane comme solvant

L’extraction Soxhlet intensifiée par ultrasons est un procédé qui combine l’extraction Soxhlet traditionnelle avec des ondes ultrasonores afin d’améliorer l’efficacité du processus d’extraction. L’extraction Soxhlet est une procédure couramment utilisée en laboratoire et pour la production de plus petits volumes d’extraits, tels que des huiles essentielles ou certains composés bioactifs.
L’hexane est un solvant couramment utilisé pour ce procédé, car il extrait efficacement les lipides de diverses sources, notamment les huiles de graines, l’huile d’algues ainsi que les composés bioactifs à base de lipides. L’ultrasonication rompt les structures cellulaires et favorise l’extraction solide-liquide grâce à un transfert de masse accru et à la libération des composés dans le solvant. En effet, le solvant tel que l’hexane peut mieux pénétrer le matériau solide et dissoudre efficacement les huiles (lipides, acides gras). Par conséquent, le processus d’extraction est accéléré, ce qui réduit le temps nécessaire pour extraire les composés souhaités. De plus, l’utilisation des ultrasons peut réduire la quantité de solvant nécessaire, ce qui en fait une option plus respectueuse de l’environnement.

L’extraction par ultrasons permet l’utilisation de solvants plus doux et non toxiques

L’ultrasonication améliore non seulement l’extraction à l’hexane, mais permet également d’utiliser des solvants plus doux et non toxiques tels que l’éthanol, l’éthanol aqueux, l’eau ou les solvants eutectiques profonds naturels (DES, NADES). La rupture cellulaire et le transfert de masse très efficaces assurés par les extracteurs à ultrasons de type sonde donnent d’excellents résultats avec des solvants plus doux. Ainsi, l’extraction par ultrasons combinée à des solvants plus doux, non toxiques et plus respectueux de l’environnement permet d’obtenir des extraits de haute qualité de qualité alimentaire, de réaliser des économies et de mettre en œuvre un procédé d’extraction vert.

Ultrasonicateurs haute performance pour une extraction à l’hexane améliorée

Hielscher Ultrasonics conçoit, fabrique et fournit des extracteurs à ultrasons haute performance, qui peuvent être facilement intégrés dans des installations d’extraction à l’hexane existantes ou dans des extracteurs Soxhlet. Outre la fourniture, l’installation et le service de maintenance, Hielscher conseille et accompagne ses clients lors des essais de faisabilité, de l’optimisation des procédés et de la conception de l’installation jusqu’à l’installation finale et la mise en service du procédé d’extraction.
Les principaux avantages des ultrasonicateurs Hielscher sont le contrôle total du procédé, la scalabilité linéaire et la capacité de tous les processeurs à ultrasons industriels à fournir des amplitudes très élevées. Des amplitudes allant jusqu’à 200µm peuvent facilement être maintenues en continu en fonctionnement 24/7. Les amplitudes élevées sont particulièrement importantes lorsqu’il s’agit d’extraire des structures cellulaires plus dures, telles que des graines et des noyaux.
Notre personnel technique et notre laboratoire de procédés entièrement équipé vous accompagneront de leurs connaissances et de leurs conseils !

Conception, fabrication et conseil – Qualité Made in Germany

Les ultrasonicateurs Hielscher sont réputés pour leurs normes de qualité et de conception les plus élevées. Leur robustesse et leur facilité d’utilisation permettent une intégration aisée de nos ultrasonicateurs dans des installations industrielles. Les conditions difficiles et les environnements exigeants sont facilement maîtrisés par les ultrasonicateurs Hielscher.

Hielscher Ultrasonics est une entreprise certifiée ISO qui accorde une importance particulière aux ultrasonicateurs haute performance dotés d’une technologie de pointe et d’une grande convivialité. Bien entendu, les ultrasonicateurs Hielscher sont conformes CE et satisfont aux exigences UL, CSA et RoHs.

Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos sonicateurs :