La méthode d'extraction la plus efficace pour les extraits botaniques

Vous recherchez une installation d'extraction puissante et fiable pour produire des extraits botaniques de haute qualité ? Vous trouverez ici une comparaison des techniques d'extraction courantes, notamment l'extraction par ultrasons, l'extraction au CO2 supercritique, l'extraction à l'éthanol, la macération, entre autres, et leurs avantages et inconvénients.

Que sont les extraits botaniques ?

Les plantes telles que les feuilles, les pétales, les fleurs, les tiges, les racines et l'écorce contiennent de puissants composés bioactifs (phytochimiques), qui sont utilisés dans les aliments et les boissons, les compléments alimentaires, les produits thérapeutiques et pharmaceutiques ainsi que dans les produits cosmétiques. Les exemples les plus connus d'extraits botaniques sont les antioxydants, les vitamines (par exemple les vitamines A, C, E, K ; les vitamines B), les protéines (par exemple le chanvre, le soja), les polyphénols, les flavonoïdes, les terpènes, les cannabinoïdes (par exemple la CBD, la CBG, le THC), les oligosaccharides et les lipides (par exemple les oméga-3 des graines de lin ou des graines de chanvre).
Les antioxydants agissent comme un puissant mécanisme de défense qui empêche les cellules de l'organisme d'être endommagées par le vieillissement, le stress, l'inflammation et la maladie. Les recherches montrent également que les antioxydants peuvent contribuer à renforcer le système immunitaire et présenter des propriétés anticancéreuses. De plus, les antioxydants empêchent l'oxydation des produits et prolongent ainsi leur stabilité et leur durée de vie. C'est pourquoi des antioxydants sont ajoutés à de nombreux aliments et boissons, suppléments nutritionnels, produits thérapeutiques et cosmétiques. Les exemples les plus connus d'antioxydants sont la vitamine E (α-tocophérol), la vitamine C (acide ascorbique), le bêta-carotène et le glutathion.
Les antioxydants et autres composés bioactifs peuvent être soit extraits de matériaux naturels tels que des plantes ou des algues, soit synthétisés artificiellement. Les composés bioactifs, qui sont extraits d'une source naturelle, présentent une biodisponibilité et une bioaccessibilité plus élevées, et donc une puissance accrue. C'est pourquoi, dans les compléments de haute qualité, on utilise des substances phytochimiques extraites naturellement.

Extraction d'extraits botaniques de haute qualité

Pour obtenir des extraits botaniques de haute qualité, il est essentiel de disposer non seulement de la matière première (matière végétale), mais aussi de la technique d'extraction appliquée. Les extraits de plantes sont sensibles à la température, ce qui signifie qu'ils sont dégradés par la chaleur. Il est donc crucial de choisir une méthode d'extraction non thermique.
Le choix du solvant d'extraction est un autre facteur important, qui influence la qualité de l'extrait. Les solvants tels que l'hexane, le méthanol, le butane et d'autres produits chimiques agressifs peuvent contaminer l'extrait. Même si les solvants sont éliminés après l'extraction, des traces de solvants toxiques peuvent être trouvées dans l'extrait final. L'eau, l'alcool, l'éthanol, la glycérine ou les huiles végétales sont des solvants sûrs, non toxiques et approuvés par la FDA pour la consommation.

Comment fonctionne l'extraction par ultrasons ?

L'extraction par ultrasons repose sur le principe de fonctionnement de la cavitation acoustique ultrasonique et constitue un traitement purement mécanique. Semblable à un mélangeur à haut cisaillement, un ultrasoniseur ne crée que des forces de cisaillement mécaniques dans le milieu de traitement. L'extraction par ultrasons est une technique d'extraction non thermique et non chimique.
Qu'est-ce que la cavitation acoustique ? – La cavitation acoustique ou ultrasonique se produit lorsque des ondes ultrasoniques de haute puissance et de basse fréquence sont couplées à une bouillie constituée de matériel végétal dans un liquide (solvant). Des ondes ultrasonores de forte puissance sont couplées à la boue botanique par un processeur ultrasonique à sonde. Les ondes ultrasonores hautement énergétiques se déplacent dans le liquide en créant des cycles alternés haute pression / basse pression, ce qui entraîne le phénomène de cavitation acoustique. La cavitation acoustique ou ultrasonique entraîne localement des conditions extrêmes telles que des différentiels de pression très élevés et des forces de cisaillement importantes. Lorsque les bulles de cavitation implosent à la surface de solides (tels que des particules, des cellules végétales, des tissus, etc.), les micro-jets et la collision inter-particulaire génèrent des effets tels que la rupture des particules, la sonoporation (perforation des parois et des membranes cellulaires) et la perturbation des cellules. En outre, l'implosion des bulles de cavitation dans les milieux liquides crée des turbulences et une agitation, ce qui favorise le transfert de masse entre l'intérieur de la cellule et le solvant environnant. L'irradiation par ultrasons est un moyen très efficace d'améliorer les processus de transfert de masse, car la sonication entraîne la cavitation et ses mécanismes connexes, tels que le micromouvement par des jets de liquide, la compression et la décompression dans le matériau, avec la perturbation consécutive des parois cellulaires.
Selon la matière première, le processus d'extraction par ultrasons peut nécessiter de fortes intensités, par exemple pour briser des cellules végétales rigides ou des matériaux à forte teneur en cellulose. Les ultrasonateurs de type sonde peuvent générer des amplitudes très élevées, ce qui est nécessaire pour générer une cavitation percutante. Hielscher Ultrasonic fabrique des extracteurs à ultrasons de haute performance, qui peuvent facilement créer des amplitudes de 200µm en fonctionnement continu 24 heures sur 24, 7 jours sur 7. Pour des amplitudes encore plus élevées, Hielscher propose des sonotrodes (sondes) spécifiques de haute amplitude.
Des réacteurs ultrasoniques pressurisables et des cellules à flux sont utilisés pour intensifier la cavitation. Avec l'augmentation des pressions, la cavitation et les forces de cisaillement cavitationnelles deviennent plus destructrices et améliorent ainsi les effets d'extraction des ultrasons.

Extraire des produits phytochimiques et des composés bioactifs par sonication

L'extraction par ultrasons est utilisée pour libérer et isoler une grande variété de composés bioactifs (dits phytochimiques) des plantes.
La liste ci-dessous vous donne un petit aperçu des produits phytochimiques extraits par ultrasons :

• CBD et autres cannabinoïdes du cannabis et du chanvre
• terpènes
• gingembre
• Capsaïcine de piment
• La caféine des grains de café
• L'astaxanthine des algues
• Allicine de l'ail
• Les catéchines (EGEC) du thé
• Ellagitannins de grenade
• Extraits de plantes ayurvédiques
• La nicotine du tabac
• huiles essentielles
• Pectines provenant des écorces d'agrumes

Solvants à utiliser pour l'extraction par ultrasons

L'extraction par ultrasons est compatible avec presque tous les solvants. Le plus souvent, l'éthanol, l'eau, le mélange éthanol/eau, la glycérine et les huiles végétales sont utilisés pour l'extraction des composés bioactifs des plantes car ces solvants sont considérés comme sûrs pour la consommation et sont faciles à utiliser.
En savoir plus sur les solvants utilisés pour l'extraction par ultrasons !

Les avantages de l'extraction ultrasonique de l'éthanol

L'éthanol est l'un des solvants à extraction ultrasonique les plus utilisés en raison de son innocuité (approuvé par la FDA pour la consommation), de son efficacité et de sa grande solvabilité. L'extraction ultrasonique de l'éthanol surpasse les autres solvants et les autres technologies d'extraction en termes de rentabilité, d'évolutivité linéaire, de simplicité et de sécurité.
L'efficacité supérieure de l'éthanol en tant que solvant est liée à sa composition chimique, composée d'une queue d'hydrocarbure et d'un seul groupe hydroxyle. Cette composition chimique permet à l'éthanol de dissoudre et d'extraire un très large spectre de substances, des polyphénols, des flavonoïdes, des terpènes, des cannabinoïdes et des lipides (huiles).
Par exemple, l'extraction des cannabinoïdes à l'éthanol par ultrasons ne nécessite pas d'hivernage (déparaffinage), une étape nécessaire avec d'autres méthodes d'extraction telles que l'extraction au CO2 pour éliminer les cires.

L'extraction à l'éthanol présente des effets différents selon la température de l'éthanol. L'éthanol chauffé est souvent utilisé pour produire des extraits à spectre complet, qui sont appréciés pour leur effet d'entourage. En revanche, l'éthanol glacé est de préférence utilisé pour produire des distillats d'herbes ou de cannabis. L'extraction dans l'éthanol glacé ne nécessite pas de filtration ultérieure. L'extraction par ultrasons étant un traitement non thermique, elle peut être utilisée avec de l'éthanol chaud/tiède ou refroidi/glacé. Les réacteurs à ultrasons à double enveloppe permettent de maintenir la température de traitement souhaitée pendant le traitement. La commande numérique et le logiciel intelligent de l'appareil à ultrasons surveillent la température de traitement au moyen de capteurs de température enfichables et peuvent être programmés pour arrêter ou mettre en pause le traitement d'extraction lorsque la température du milieu sort d'une certaine plage.

Acheter l'équipement d'extraction par ultrasons le plus efficace

Les systèmes d'extraction haute performance de Hielscher Ultrasons sont disponibles à toutes les échelles, de la petite taille de laboratoire à la production industrielle de plusieurs tonnes par heure, en passant par l'échelle pilote moyenne. En fonction du débit, les extracteurs à ultrasons de Hielscher peuvent être utilisés en mode batch ou continu en ligne. Le choix du solvant dépend de vous, car les extracteurs à ultrasons Hielscher peuvent être utilisés en combinaison avec n'importe quel solvant. Tous les dispositifs d'extraction par ultrasons sont simples et sûrs à utiliser. En fonction de votre matière première, des capacités du procédé et de la cible de sortie, Hielscher vous propose l'ultrasonateur le mieux adapté.
Les processus d'extraction par ultrasons sont influencés par la matière première, le solvant et le débit. Divers accessoires tels que des sonotrodes (sondes) de tailles et de formes diverses, des cornes de stimulation, des cellules d'écoulement de volumes et de géométries variés, des capteurs de température et de pression enfichables et de nombreux autres gadgets sont disponibles pour assembler l'installation ultrasonique idéale pour votre processus d'extraction.
Le contrôle des processus est crucial pour obtenir des résultats reproductibles. C'est pourquoi tous les modèles numériques sont équipés d'un logiciel intelligent, qui permet d'ajuster, de surveiller et de réviser les paramètres d'extraction. Grâce au contrôle précis de l'amplitude, du temps de sonication et des cycles de travail, il est possible d'obtenir des résultats de processus optimaux tels qu'un rendement supérieur et une qualité d'extraction maximale. L'enregistrement automatique des données du processus de sonication est la base de la normalisation du processus et de la reproductibilité/répétabilité, qui sont nécessaires pour les bonnes pratiques de fabrication (BPF).

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

Littérature / Références