Hielscher Ultrasonics
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Extraction à l’eau hautement efficace par ultrasons de puissance

L’extraction à l’eau de composés botaniques (par ex. extraction à l’eau froide ou chaude, extraction à l’eau sous pression et extraction à l’eau subcritique) peut être efficacement améliorée par ultrasonication. Comparée aux techniques d’extraction conventionnelles, l’extraction à l’eau assistée par ultrasons permet non seulement d’obtenir des rendements plus élevés et de réduire la durée de traitement, mais aussi de diminuer la consommation d’énergie, d’adoucir les conditions d’extraction et d’obtenir des extraits de haute qualité. L’extraction à l’eau par ultrasons est utilisée avec succès pour l’extraction de nombreux composés d’origine végétale, notamment les alcaloïdes, les flavonoïdes, les glycosides, les composés phénoliques et les polysaccharides.

Extraction à l’eau par ultrasons de composés bioactifs

Les extracteurs à ultrasons tels que l’UP400St (400W, 24kHz) intensifient l’extraction botanique conventionnelle à base d’eau.L’eau est le solvant le plus polaire, ce qui en fait un excellent solvant pour les composés polaires. En raison de sa nature non toxique et respectueuse de l’environnement, l’eau serait le solvant idéal pour tout extrait botanique. Cependant, les composants moins polaires et non polaires se dissolvent mal, voire pas du tout, dans l’eau. De plus, sans aucune promotion du transfert de masse, le processus d’extraction dans l’eau serait extrêmement lent et donc non rentable. Les ultrasons de haute intensité et de basse fréquence constituent une technique d’extraction très efficace, qui assure un mélange et un transfert de masse intenses. C’est pourquoi l’extraction par ultrasons est réputée offrir des avantages significatifs par rapport aux méthodes d’extraction conventionnelles. Ces avantages comprennent des rendements plus élevés, un traitement rapide, des rotations de lots rapides ainsi qu’une extraction continue en ligne, l’utilisation de solvants verts, des conditions d’extraction douces qui préservent les composés de l’extrait, la sécurité d’utilisation et une mise à l’échelle aisée vers de grandes capacités de traitement pour la production commerciale. (cf. Zabot et al., 2021)

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Système industriel d’extraction par ultrasons de 16kW pour la fabrication continue en ligne d’extraits botaniques de haute qualité en utilisant l’eau comme solvant d’extraction.

MultiSonoReactor avec 4x 4kW pour la production à grande échelle (de masse) d’extraits botaniques en utilisant l’eau comme solvant d’extraction. Le MultiSonoReactor peut également être pressurisé et chauffé pour des effets d’extraction synergiques.

 

Extraction ultrasonore de matières végétales – Utiliser des sonicateurs pour extraire des composés végétauxDans cette présentation, nous vous présentons la fabrication d’extraits végétaux. Nous expliquons les difficultés liées à la production d’extraits végétaux de haute qualité et comment un sonicateur peut vous aider à les surmonter. Cette présentation vous montrera le fonctionnement de l’extraction ultrasonore. Vous découvrirez les avantages que vous pouvez attendre de l’utilisation d’un sonicateur pour l’extraction et comment intégrer un extracteur à ultrasons à votre production d’extraits.
Dans cette présentation, nous vous présentons la fabrication d’extraits végétaux. Nous expliquons les difficultés liées à la production d’extraits végétaux de haute qualité et comment un sonicateur peut vous aider à les surmonter. Cette présentation vous montrera le fonctionnement de l’extraction ultrasonore. Vous découvrirez les avantages que vous pouvez attendre de l’utilisation d’un sonicateur pour l’extraction et comment intégrer un extracteur à ultrasons à votre production d’extraits.

 

Extraction à l’eau chaude améliorée par ultrasonication

Les paramètres qui déterminent l’extraction des matières végétales lors de l’extraction à l’eau sont la température, la durée, la pression et la surface spécifique du matériel végétal. Un extrait à l’eau chaude peut être préparé en un temps relativement court grâce à la température élevée de l’eau.
La solution : Le rendement et la vitesse d’extraction peuvent être considérablement améliorés lorsqu’une agitation par ultrasons est appliquée. L’eau chaude seule n’a qu’une capacité limitée à rompre les structures cellulaires et les températures élevées endommagent ou détruisent souvent les composés thermolabiles, de sorte que la qualité de l’extrait en pâtit. Lorsque l’extraction par ultrasons est combinée à l’extraction à l’eau chaude, la température peut être drastiquement réduite (par ex. de 100°C à 50°C), ce qui empêche la dégradation thermique des ingrédients botaniques extraits, augmente le rendement total et permet d’économiser de l’énergie. La cavitation ultrasonore est le principe à la base du phénomène d’extraction par ultrasons. La cavitation ultrasonore (ou acoustique) consiste en des forces purement mécaniques qui brisent les parois cellulaires, libèrent les composés cibles et améliorent le transfert de masse entre l’intérieur de la cellule et l’eau (solvant). Ainsi, l’extraction à l’eau par ultrasons fournit d’excellents résultats d’extraction.

Extraction à l’eau froide améliorée par ultrasonication

L’extraction à l’eau froide (infusion à l’eau froide) est nettement moins efficace, puisque l’utilisation d’eau chaude est évitée. L’eau froide ou à température ambiante n’extrait pas très bien les composés botaniques, car l’eau froide pénètre très lentement dans le matériel végétal et le transfert de masse est presque négligeable. L’avantage de l’extraction à l’eau froide réside dans l’absence de toute élévation de température, ce qui empêche la dégradation thermique des composés sensibles à la chaleur. Cependant, la très faible dynamique d’extraction rend l’extraction conventionnelle à l’eau froide impraticable pour la production commerciale. C’est pourquoi l’infusion à l’eau froide est utilisée presque exclusivement au stade expérimental, en raison de sa lenteur et de son inefficacité.
La solution : Grâce à l’introduction de l’ultrasonication dans l’extraction à l’eau froide, la lenteur et l’inefficacité du trempage à l’eau froide peuvent être facilement surmontées. L’extraction à l’eau froide intensifiée par ultrasons permet de maintenir des températures d’extraction basses, tout en couplant d’intenses forces de cisaillement dans le milieu solide-liquide. Sous l’effet du mécanisme d’extraction par ultrasons, les parois cellulaires sont ouvertes et les composés botaniques sont rapidement libérés dans l’eau. L’extraction et l’infusion à l’eau froide par ultrasons transforment le trempage à froid en un procédé très efficace, offrant des rendements élevés et des extraits de haute qualité en un temps d’extraction court.

Extraction de champignons à l’eau froide avec le UP400St et une sonde de 22mmLa sonication est une méthode d’extraction rapide et douce permettant de produire un extrait de champignons de haute qualité en utilisant l’eau comme solvant. Dans cette vidéo, l’extracteur à ultrasons UP400St est utilisé pour l’extraction de champignons médicinaux.
La sonication est une méthode d’extraction rapide et douce permettant de produire un extrait de champignons de haute qualité en utilisant l’eau comme solvant. Dans cette vidéo, l’extracteur à ultrasons UP400St est utilisé pour l’extraction de champignons médicinaux.

Extraction à l’eau sous pression combinée à l’ultrasonication

L’extraction par ultrasons se caractérise par un micro-mélange qui, par le biais de vibrations, favorise une plus grande diffusion du solvant dans la particule et de l’intérieur de la particule vers sa surface, intensifiant ainsi le transfert de masse. De plus, l’ultrasonication réduit la taille des particules du matériel cellulaire, ce qui améliore les effets de l’extraction par liquide sous pression assistée par ultrasons. Les particules plus petites d’env. 0,68 mm présentent des rendements plus élevés que les particules plus grandes (env. 1,05 mm), car une surface spécifique plus importante permet un transfert de masse nettement accru et donc de meilleurs rendements d’extraction. (cf. Zabot et al., 2021)

Extracteur à ultrasons industriel de type sonde pour l’isolement botanique à base d’eau.

Extraction à l’eau intensifiée par ultrasons de matériel végétal dans l’eau : Ultrasonicateur UIP1000hdT dans un grand bécher contenant une suspension végétale. Ici, l’eau est utilisée comme solvant, mais l’extraction par ultrasons est compatible avec tout type de solvant.

Avantages de l’extraction par ultrasons

  • Rendement supérieur
  • Extraction à grande vitesse
  • Extraits de haute qualité
  • Procédé doux, non thermique
  • Solvants verts
  • Rentable
  • Utilisation simple et sûre
  • Faibles coûts d’investissement et d’exploitation
  • Fonctionnement 24/7 en service intensif
  • Méthode verte et écologique

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Extraction efficace à l’eau froide sous pression par ultrasons de puissance

Équipement industriel à ultrasons pour l’extraction phytochimique avec l’eau comme solvant : sonde à ultrasons avec réacteur à cellule à circulation pressurisable pour la production d’extraits en ligne.Sous haute pression, la pénétration de l’eau froide dans les tissus végétaux est facilitée et les composés phytochimiques hydrosolubles sont dissous sans provoquer de décomposition thermique. La méthode d’extraction à l’eau froide sous haute pression peut être couplée aux ultrasons pour un meilleur isolement des ingrédients botaniques polaires et non polaires. En tant que solvant non toxique, bon marché et respectueux de l’environnement, l’eau constitue une alternative intéressante aux solvants organiques, en particulier pour la production d’aliments, de produits thérapeutiques et de compléments alimentaires d’origine végétale.
Pour une extraction à l’eau froide sous pression intensifiée par ultrasons, une sonde à ultrasons (sonotrode) est intégrée dans la cuve d’extraction ou la cellule à circulation. La cuve ou la cellule à circulation est normalement pressurisée à des pressions comprises entre 5 et 100 barg selon les composés d’extrait ciblés. Hielscher Ultrasonics fournit même des réacteurs à ultrasons industriels et des cellules à circulation sur mesure, pouvant être pressurisés jusqu’à 300barg, ce qui permet de régler la pression optimale de votre processus d’extraction.

Extraction ultrasonore de matières végétales – Lot de 30 litres / 8 gallonsL’extraction ultrasonore de matières végétales permet d’obtenir des rendements plus élevés. L’homogénéisateur Hielscher UIP2000hdT, de 2000 watts, est suffisamment puissant pour réaliser facilement l’extraction sur des lots de 10 litres à 120 litres.
L’extraction ultrasonore de matières végétales permet d’obtenir des rendements plus élevés. L’homogénéisateur Hielscher UIP2000hdT, de 2000 watts, est suffisamment puissant pour réaliser facilement l’extraction sur des lots de 10 litres à 120 litres.

 

Extraction à l’eau supercritique améliorée par sonication

L’extraction à l’eau subcritique améliorée par ultrasons est une autre technique synergique, dans laquelle les ultrasons de puissance améliorent le transfert de masse entre le solide et le liquide. L’extraction à l’eau subcritique (SWE) – également appelée extraction à l’eau chaude sous pression ou extraction à l’eau surchauffée – est une technique moins couramment utilisée pour l’extraction de composés botaniques de plus faible polarité. Dans l’extraction à l’eau subcritique, l’eau à l’état supercritique est utilisée comme solvant.
Qu’est-ce que l’eau subcritique et pourquoi l’eau subcritique est-elle un bon solvant pour l’extraction de composés végétaux moins polaires ? « L’eau possède de nombreuses propriétés thermodynamiques fortement influencées par la température et la pression. Selon les conditions, son état physique (solide, liquide ou gazeux), son comportement thermique, sa densité ou sa viscosité peuvent être modifiés. En augmentant la température et la pression au-delà d’un point appelé point critique (défini à 221 bar et 374 °C), l’eau peut atteindre l’état supercritique. Dans des conditions subcritiques, correspondant à des températures comprises entre 100°C et la température critique (374°C) et à une pression comprise entre 1 bar et la pression critique (221 bar) afin d’éviter la vaporisation, la polarité de l’eau diminue ; cela fait de l’eau un meilleur solvant pour l’extraction de divers composés bioactifs organiques. » (Li et Chemat, 2019)
Lorsque les ultrasons sont combinés à l’extraction à l’eau subcritique, l’efficacité d’extraction peut être améliorée grâce à l’augmentation du rendement en extrait et à la réduction du temps d’extraction. Pour des résultats optimaux, la pression dans le réacteur batch fermé sous pression ou dans le réacteur à cellule à circulation devrait atteindre au moins le double de la pression de vapeur de l’eau. (Vous trouverez un tableau de la pression de vapeur de l’eau à la fin de cette page.)
Huang et al. (2010) ont étudié les effets d’extraction des ultrasons basse fréquence de forte puissance en combinaison avec l’extraction à l’eau subcritique. Une sonde à ultrasons est pour cela couplée à la cuve du dispositif d’extraction à l’eau subcritique afin d’extraire l’huile volatile de Lithospermum erythrorhizon. Les résultats ont montré que l’effet d’amélioration assisté par ultrasons à 20 KHz était meilleur que celui à 36 KHz et augmentait avec la puissance de sortie (de 0 à 250 W). Le rendement de l’extraction à l’eau subcritique est passé de 1,87% à 2,39% grâce à l’oscillation ultrasonore (250 W, 20 KHz) à une température de 160°C et une pression de 5 MPa au cours d’une procédure d’extraction de 25 minutes. L’ultrasonication a pu améliorer non seulement le rendement d’extraction, mais aussi la vitesse d’extraction, permettant ainsi de gagner du temps.
L’extraction à l’eau subcritique assistée par ultrasons peut être réalisée à des pressions plus faibles (par ex. 5barg) que l’extraction à l’eau subcritique conventionnelle (par ex. 10MPa), ce qui réduit les coûts énergétiques et rend la procédure d’extraction plus sûre.

Extracteur à ultrasons haute performance pour l’isolement de composés phytochimiques en mode batch.

L’extraction à l’eau par ultrasons de composés phytochimiques issus de plantes peut être réalisée en fonctionnement batch et continu. L’image montre l’ultrasonicateur puissant de 1000 watts UIP1000hdT pendant l’extraction de matières végétales en mode batch.

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Extraction de matières végétales par ultrasons – Lot de 8 litres – Sonicateur UP400SHomogénéisateur à ultrasons UP400St pour l’extraction de matières végétales par lots sous agitation.

Les avantages de l’extraction botanique par ultrasons

La recherche scientifique comme la mise en œuvre industrielle démontrent que l’extraction assistée par ultrasons est une technique fiable et facile à utiliser, qui ne requiert aucune connaissance technique ni formation intensive. Une très haute efficacité d’extraction, des rendements élevés, de faibles coûts d’exploitation ainsi que de faibles coûts d’investissement (en particulier par rapport à d’autres techniques telles que les extracteurs à CO2 ) et de faibles coûts énergétiques sont les principaux avantages des extracteurs à ultrasons de type sonde.
D’autres avantages, qui font de la technologie d’extraction par ultrasons la méthode privilégiée, sont des extraits de haute qualité grâce à de basses températures d’extraction, des résultats fiables (répétabilité / reproductibilité), une mise à l’échelle entièrement linéaire à n’importe quel niveau de production ainsi qu’un faible entretien.
« D’autres avantages liés à l’utilisation de l’extraction par ultrasons de type sonde sont la manipulation aisée de l’extrait, l’exécution rapide, l’absence de résidus, un rendement élevé, le respect de l’environnement, une qualité améliorée et la prévention de la dégradation de l’extrait. »
(cf. Chemat et Khan, 2011)

Extraction et purification par ultrasons de composés phytochimiques issus de plantes : l’image montre l’ultrasonicateur de type sonde UP400St, un filtre sous vide Büchi et un évaporateur rotatif pour l’extraction de la curcumine.

Montage d’extraction pour l’isolement botanique : Ultrasonicateur de type sonde UP400St, filtre sous vide Büchi et évaporateur rotatif pour l’extraction de composés phytochimiques.

Ultrasonicateurs haute performance pour l’extraction à l’eau

Extracteur à ultrasons de type sonde pour une libération efficace des composés phytochimiques et botaniques des plantes.Les extracteurs de Hielscher Ultrasonics sont bien établis dans le domaine de l’extraction botanique, quel que soit le solvant utilisé. Les producteurs d’extraits – aussi bien les petits fabricants exclusifs d’extraits de niche que les grands producteurs de masse – trouvent dans la vaste gamme d’équipements de Hielscher l’équipement d’extraction par ultrasons idéal pour leurs exigences de production. Des configurations de procédé en batch comme en continu en ligne sont disponibles et peuvent être expédiées directement depuis le stock. Adaptée à tout solvant, l’extraction par ultrasons peut être appliquée de manière flexible à l’extraction de tout matériel végétal. L’utilisation de l’eau comme solvant permet de produire des extraits certifiés biologiques sans recourir à de l’éthanol « biologique » très coûteux. (Bien entendu, le matériel végétal doit être issu de l’agriculture biologique pour produire un extrait aqueux biologique).

Extraction à haute efficacité avec Hielscher Ultrasonics

Les extracteurs à ultrasons Hielscher désintègrent efficacement les cellules végétales, augmentent la surface du matériel végétal pour la pénétration du solvant et le transfert de masse pour la libération des composés phytochimiques (métabolites secondaires). Conçus dans un souci de convivialité, les extracteurs Hielscher s’installent rapidement et peuvent être utilisés de manière sûre et intuitive.

Répondre aux normes de qualité les plus élevées – conçus et fabriqués en Allemagne

Le matériel sophistiqué et le logiciel intelligent des ultrasonicateurs Hielscher sont conçus pour garantir des résultats d’extraction par ultrasons fiables à partir de votre matière première botanique, avec des résultats reproductibles et une utilisation conviviale et sûre. La robustesse, la fiabilité, le fonctionnement 24/7 à pleine charge et la simplicité d’utilisation du point de vue de l’opérateur sont d’autres facteurs de qualité qui rendent les ultrasonicateurs Hielscher avantageux.
Les extracteurs de Hielscher Ultrasonics sont utilisés dans le monde entier pour l’extraction phytochimique de haute qualité. Ayant fait leurs preuves dans l’obtention de composés botaniques de haute qualité, les extracteurs à ultrasons Hielscher ne sont pas seulement utilisés par de petits artisans d’extraits de spécialité et de boutique, mais surtout dans la production industrielle d’extraits, de compléments nutritionnels et de produits thérapeutiques largement disponibles dans le commerce. Grâce à leur matériel robuste et à leur logiciel intelligent, les processeurs à ultrasons Hielscher peuvent être facilement utilisés et surveillés.

Enregistrement automatique des données

Les ultrasonicateurs Hielscher peuvent être commandés à distance via un navigateur. Les paramètres de sonication peuvent être surveillés et ajustés précisément aux exigences du procédé.Afin de satisfaire aux normes de production des produits alimentaires, des compléments nutritionnels et des produits thérapeutiques, les processus de production doivent être surveillés et enregistrés de manière détaillée. Les appareils à ultrasons numériques de Hielscher Ultrasonics disposent d’un enregistrement automatique des données. Grâce à cette fonction intelligente, tous les paramètres de procédé importants tels que l’énergie ultrasonore (énergie totale et nette), la température, la pression et la durée sont automatiquement enregistrés sur une carte SD intégrée dès la mise en marche de l’appareil. La surveillance du procédé et l’enregistrement des données sont importants pour la standardisation continue du procédé et la qualité des produits. En accédant aux données de procédé enregistrées automatiquement, vous pouvez réexaminer les cycles de sonication précédents et en évaluer les résultats.
Une autre fonction conviviale est la commande à distance par navigateur de nos systèmes à ultrasons numériques. Grâce à la commande à distance par navigateur, vous pouvez démarrer, arrêter, régler et surveiller votre processeur à ultrasons à distance, où que vous soyez.
Vous souhaitez en savoir plus sur les avantages de l’extraction à l’eau par ultrasons à partir de matières végétales ? Contactez-nous dès maintenant pour discuter de votre processus de fabrication d’extraits botaniques ! Notre personnel expérimenté se fera un plaisir de vous fournir de plus amples informations sur l’extraction par ultrasons, nos systèmes à ultrasons et leurs prix !

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

Volume de lot Débit Appareils recommandés
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
n.a. 10 à 100L/min UIP16000
n.a. plus grand groupe de UIP16000

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Veuillez utiliser le formulaire ci-dessous pour demander des informations complémentaires sur les processeurs ultrasoniques, leurs applications et leur prix. Nous serons ravis de discuter de votre procédé avec vous et de vous proposer un système ultrasonique répondant à vos exigences !





Les homogénéisateurs à ultrasons à fort cisaillement sont utilisés pour le traitement en laboratoire, sur paillasse, en pilote et à l’échelle industrielle.

Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons haute performance pour les applications de mélange, la dispersion, l’émulsification et l’extraction à l’échelle du laboratoire, pilote et industrielle.

Informations techniques sur l’extraction à l’eau par ultrasons

Les méthodes d’extraction conventionnelles telles que la macération, l’infusion, la percolation, la décoction, l’extraction à reflux, la distillation à la vapeur, la sublimation et le pressage sont couramment utilisées pour l’extraction de composés médicinaux à partir de plantes. Les inconvénients de ces méthodes comprennent un processus chronophage, une faible pureté et une faible efficacité.

Paramètres de procédé influençant l’extraction par ultrasons

L’extraction assistée par ultrasons est connue pour ses caractéristiques et avantages uniques, qui font de la sonication la technique d’extraction supérieure par rapport aux méthodes conventionnelles d’extraction de composés botaniques. Un avantage majeur de l’extraction assistée par ultrasons réside dans l’adaptabilité précise des facteurs de traitement par ultrasons (tels que l’amplitude, la durée, la température, la pression), qui permet d’ajuster le procédé ultrasonore de manière optimale au composé cible. Chaque matériel végétal possède des paramètres d’extraction idéaux, dans lesquels le meilleur rendement, la meilleure qualité et la meilleure vitesse d’extraction sont obtenus. Le procédé d’extraction par ultrasons permet d’adapter parfaitement ces conditions d’extraction optimales.

Amplitude ultrasonore

L’amplitude est le déplacement vibratoire de la sonde à ultrasons (sonotrode). Plus l’amplitude est élevée, plus la vibration et la cavitation dans le liquide soniqué sont intenses. Hielscher Ultrasonics est spécialisé dans les ultrasonicateurs de type sonde haute performance, capables de fournir des amplitudes réglables avec précision. Des sondes sur mesure pouvant délivrer jusqu’à 200µm en fonctionnement continu 24/7 sont disponibles directement en stock. Pour des amplitudes encore plus élevées, des sonotrodes à ultrasons personnalisées peuvent également être facilement fabriquées.
L’amplitude est l’un des paramètres les plus importants – sinon le plus important – pour une extraction végétale efficace. Des amplitudes élevées créent les forces nécessaires pour rompre les parois cellulaires et libérer le matériel intracellulaire. C’est ainsi que l’ultrasonication haute performance devient si efficace dans l’extraction botanique.

Temps / durée du traitement par ultrasons

L’extraction assistée par ultrasons est généralement beaucoup plus courte que les méthodes traditionnelles, car la sonication libère les composés botaniques à des vitesses d’extraction nettement plus élevées. L’ultrasonication permet des procédures d’extraction plus courtes, ce qui préserve les composés extraits d’un traitement excessif. Un traitement plus court grâce aux ultrasons signifie une capacité de traitement plus élevée et une meilleure qualité d’extrait.

Traitement par ultrasons pulsés

La pulsation ultrasonore est un mode de traitement dans lequel le traitement par ultrasons est interrompu par des cycles de pause définis (par ex. rapport cyclique de 50% : 30 s ON, 30 s OFF ; rapport cyclique de 100% : sonication continue sans pauses). Le rapport cyclique des ultrasons (également appelé mode pulsé ou cycles de pulsation ultrasonore) désigne le pourcentage de temps pendant lequel les ultrasons sont couplés dans le milieu (durée d’impulsion) sur une période d’impulsion. Par exemple, un mode cyclique de 50% correspondrait à 30 s ON, 30 s OFF. Pendant la phase de pause d’un cycle, le liquide soniqué revient pendant un temps défini (par ex. 30 s) à un état non perturbé, ce qui favorise la dissipation de la chaleur afin de maintenir une température de traitement cible. Le rapport cyclique de la sonication est moins important pour l’efficacité d’extraction, mais il est utilisé pour maintenir une certaine température de procédé.

Pression hydrostatique

La pression est un autre paramètre très important pour les procédés à ultrasons. L’application d’une pression hydrostatique au milieu soniqué influe sur l’intensité de la cavitation. Dans des conditions de pression élevée, l’intensité de la cavitation ultrasonore (acoustique) est accrue. Hielscher Ultrasonics propose différents types de réacteurs batch à ultrasons et de cellules à circulation pouvant être pressurisés pour des résultats de sonication intensifiés.

Température d’extraction

Extracteur à ultrasons UP400ST avec capteur de température.Comme tout traitement mécanique, l’ultrasonication provoque une élévation de température, conformément au 2e principe de la thermodynamique. Néanmoins, l’ultrasonication est une technique de traitement non thermique, car les traitements assistés par ultrasons reposent sur des forces purement mécaniques (également appelées forces sonomécaniques). La température d’extraction lors de l’extraction par ultrasons peut être efficacement contrôlée et maintenue dans une plage de température sélectionnée. Tous les processeurs à ultrasons numériques Hielscher sont équipés d’un capteur de température enfichable et d’un logiciel intelligent permettant de définir une plage de température pour le procédé. Dès que cette plage de température est dépassée, l’ultrasonicateur se met en pause jusqu’à ce que la température revienne dans la plage sélectionnée, puis reprend automatiquement la procédure de sonication. Cette fonction intelligente des ultrasonicateurs Hielscher permet un processus de sonication contrôlable avec précision et des résultats idéaux.
Comme la température d’extraction peut différer selon les composés botaniques et les plantes, la température est un facteur important qui ne doit pas être négligé lors de l’optimisation du procédé ultrasonore. Par exemple, 80°C se sont révélés idéaux pour obtenir un rendement maximal en flavonoïdes de Sophora flavescens, tandis que les meilleurs résultats ont été obtenus à 50°C pour l’extraction de l’arabinoxylane du son de blé.

Utilisez n’importe quel solvant pour l’extraction par ultrasons

Les différents composés botaniques présentent des polarités différentes, qui influent sur leur solubilité dans divers solvants. Par exemple, les saponines et les polysaccharides sont plus polaires et présentent donc une bonne solubilité dans l’eau, l’eau étant fortement polaire. Les composés phénoliques tels que les anthocyanes et l’acide chlorogénique, en revanche, sont assez apolaires et se dissolvent donc mieux dans un solvant moins polaire comme l’éthanol. Ainsi, le choix du solvant doit être fait en fonction de la solubilité des composés ciblés afin d’obtenir une efficacité d’extraction élevée. Par exemple, l’eau est un bon solvant pour l’extraction de composés polaires tels que la psilocybine des champignons ainsi que des oligosaccharides, des glycosides et des flavonoïdes ; tandis qu’un mélange éthanol-eau avec une concentration en éthanol de 60% (v/v) convient à l’extraction assistée par ultrasons, par ex., de l’apigénine, de la baicaline et de la lutéoline.
Pour en savoir plus sur les solvants, la polarité des solvants et les solvants les plus adaptés à l’extraction par ultrasons !

L’eau comme solvant d’extraction

L’eau est le solvant le plus polaire et convient à l’extraction d’un large éventail de composés polaires. Ses principaux avantages comprennent la capacité à dissoudre un large éventail de substances. De plus, elle est bon marché, non toxique, sûre et ininflammable. Ses inconvénients incluent sa forte sélectivité pour les composés polaires en raison de sa polarité élevée. En raison de son point d’ébullition élevé de 100°C, la concentration de l’extrait (par ex. par distillation ou évaporation rotative) nécessite une grande quantité d’énergie. En outre, l’eau est sujette à la prolifération de bactéries et de moisissures.

Fréquence ultrasonore

La fréquence ultrasonore d’environ 20kHz s’est imposée comme la plus puissante et la plus efficace pour l’extraction botanique. Elle influe sur l’efficacité de l’extraction assistée par ultrasons lors de l’extraction de composés médicinaux à partir de plantes. En général, la basse fréquence ultrasonore (c.-à-d. env. 20kHz) génère une cavitation plus intense (effets sonomécaniques), ce qui se traduit par une plus grande efficacité de la procédure d’extraction.

Le matériel végétal

Les matières végétales peuvent varier fortement quant à la structure et à la rigidité de leurs cellules. Selon la composition de la paroi cellulaire, qui peut contenir de la cellulose, des hémicelluloses, de la lignine, des polysaccharides pectiques, des protéines, des composés phénoliques et non cellulosiques, ainsi que de l’eau, les parois cellulaires peuvent être soit robustes, soit souples. Les différents types et parties de plantes contiennent des types et des quantités différents de ces composants de la paroi cellulaire. C’est pourquoi chaque type de plante nécessite des paramètres de traitement spécifiques pour des résultats d’extraction optimaux.
Comme l’intensité peut être réglée avec précision, les extracteurs à ultrasons Hielscher peuvent rompre de manière fiable les parois cellulaires souples et dures. Les parois cellulaires souples peuvent nécessiter une ultrasonication moins intense, tandis que les structures cellulaires robustes bénéficient d’un traitement plus intense.
La matière première pour l’extraction botanique peut être fraîchement récoltée (humide) ou séchée. L’extraction par ultrasons convient aussi bien aux plantes fraîches/humides qu’aux plantes séchées. La taille des particules des solides végétaux est un autre facteur important : une surface spécifique élevée (c.-à-d. une petite taille de particules) est bénéfique, car elle offre une grande surface de contact pour les forces de cisaillement de la cavitation ultrasonore, ce qui se traduit par une plus grande efficacité. C’est pourquoi le matériel végétal est macéré ou broyé en petits morceaux (env. 3–5mm).

Pourquoi l’extraction par ultrasons est-elle la meilleure méthode ?

Efficacité

  • Rendements plus élevés
  • Processus d’extraction rapide – en quelques minutes
  • Extraits de haute qualité – extraction douce, non thermique
  • Solvants verts (eau, éthanol, glycérine, huiles végétales, NADES, etc.)

Simplicité

  • Plug-and-play – installation et mise en service en quelques minutes
  • Haute capacité de traitement – pour la production d’extraits à grande échelle
  • Fonctionnement par lots ou en continu en ligne
  • Installation et démarrage simples
  • Portable / mobile – unités portables ou montées sur roues
  • Mise à l’échelle linéaire – ajoutez un autre système à ultrasons en parallèle pour augmenter la capacité
  • Surveillance et commande à distance – via PC, smartphone ou tablette
  • Aucune surveillance du procédé requise – configurer et lancer
  • Haute performance – conçu pour une production continue 24/7
  • Robustesse et faible entretien
  • Haute qualité – conçu et fabriqué en Allemagne
  • Chargement et déchargement rapides entre les lots
  • Facile à nettoyer

Sécurité

  • Utilisation simple et sûre
  • Extraction sans solvant ou à base de solvant (eau, éthanol, huiles végétales, glycérine, etc.)
  • Pas de pressions ni de températures élevées
  • Systèmes antidéflagrants certifiés ATEX disponibles
  • Facile à contrôler (également par commande à distance)


Bibliographie / Références

Tableau : pression de vapeur de l’eau

Température
en °C
Pression de vapeur
en mmHg (Torr)
Pression de vapeur
en hectopascal hPa
-80 0,00041 0,00055
-75 0,000915 0,00122
-70 0,00196 0,00261
-65 0,00405 0,0054
-60 0,008101 0,0108
-55 0,0157 0,02093
-50 0,02952 0,03936
-45 0,05402 0,07202
-40 0,09631 0,1284
-39,5 0,1019 0,1359
-39 0,1078 0,1437
-38,5 0,114 0,1520
-38 0,1206 0,1607
-37,5 0,1274 0,1699
-37 0,1347 0,1796
-36,5 0,1423 0,1897
-36 0,1503 0,2004
-35,5 0,1587 0,2116
-35 0,1676 0,2235
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49 88,147 117,52
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69 224,09 298,76
70 234,03 312,01
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73 266,11 354,78
74 277,59 370,09
75 289,49 385,95
76 301,82 402,39
77 314,58 419,41
78 327,80 437,03
79 341,48 455,27
80 355,63 474,14
81 370,28 493,67
82 385,43 513,87
83 401,10 534,76
84 417,30 556,35
85 434,04 578,67
86 451,33 601,73
87 469,21 625,56
88 487,67 650,17
89 506,73 675,58
90 526,41 701,82
91 546,72 728,90
92 567,68 756,84
93 589,31 785,68
94 611,61 815,41
95 634,61 846,08
96 658,34 877,71
97 682,78 910,30
98 707,98 943,90
99 733,95 978,52
100 760,00 1013,3
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105 906,07 1208,0
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108 1004,42 1339,12
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366 150 320,4 200 410,7
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370 157 692,4 210 239,2
371 159 584,8 212 762,2
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