Stratégies pour des rendements plus élevés dans l'extraction botanique
Une technique d'extraction performante est nécessaire pour produire des extraits botaniques de qualité supérieure avec une grande efficacité, c'est-à-dire des rendements élevés d'extraits de qualité supérieure dans un temps d'extraction court. L'extraction par ultrasons est une technique d'intensification du processus qui permet d'utiliser une large gamme de matières premières et de produire des extraits de qualité supérieure de manière rapide et rentable.
Extraits botaniques de première qualité avec ultrasons puissants
Lorsqu'un composé bioactif spécifique ou une fraction bioactive d'une plante est extrait, plusieurs facteurs influencent le processus d'extraction. Outre la technologie d'extraction (par exemple, l'extraction par ultrasons), la polarité du solvant, la matière première et son prétraitement, le rapport solide/liquide (c'est-à-dire le rapport matière végétale/solvant), le temps d'extraction et la température sont des facteurs importants du processus qui doivent être soigneusement pris en compte. L'extraction assistée par ultrasons (UAE) permet d'obtenir des conditions de traitement idéales, qui se caractérisent à la fois par leur douceur et leur grande efficacité. Le libre choix de solvants doux ou l'extraction à l'eau froide, les basses températures et les temps de traitement courts font de l'extraction par ultrasons une technique d'extraction supérieure, qui empêche la dégradation thermique ou chimique des molécules bioactives. En outre, l'EAU peut libérer toute la quantité disponible de molécules bioactives de la matière première végétale. C'est pourquoi l'ultrasonication est la technologie d'extraction la plus utilisée pour la production d'extraits très puissants.
Extraction botanique avec le UP400St (400W, 24kHz)
Qu'est-ce qui fait la supériorité de l'extraction par ultrasons ?
L'extraction assistée par ultrasons (UAE) est une technique d'extraction très efficace, basée sur des forces mécaniques pures. La cavitation ultrasonique ou acoustique se caractérise par des forces de cisaillement intenses ainsi que par des différentiels de température et de pression élevés au niveau local. Ces forces de cavitation très intenses provoquent ce que l'on appelle la sonoporation, c'est-à-dire la création de nouveaux pores et l'élargissement des pores existants dans la membrane cellulaire, ainsi que la perturbation des structures cellulaires des plantes. Le flux de solvant à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule, intensifié par les ultrasons, contribue à la libération rapide et complète des substances botaniques. Utilisant uniquement des forces mécaniques, l'EAU n'altère pas les molécules botaniques par le biais de produits chimiques ou d'un traitement thermique intense et empêche ainsi l'altération chimique ou thermique des substances bioactives présentes dans les plantes médicinales. L'extraction par ultrasons produit donc des extraits de haute qualité, à spectre complet, qui offrent tous les effets des substances botaniques combinées, connus sous le nom d'effet d'entourage.
Extraction par ultrasons : une technique douce, non thermique, mais très efficace pour des rendements élevés d'extraits de qualité supérieure.
Comparaison de l'extraction par ultrasons avec d'autres techniques
L'extraction par ultrasons est une technique largement utilisée pour libérer et isoler les composés bioactifs tels que les antioxydants, les polyphénols, les polysaccharides, les protéines, les lipides, les cannabinoïdes et d'autres composés phytochimiques des matières végétales.La sonication est la méthode préférée en raison de nombreux avantages tels que des rendements d'extraction élevés/complets, un traitement rapide et non thermique, une compatibilité avec presque tous les solvants (par exemple l'eau, l'éthanol, le méthanol, l'isopropanol, les huiles végétales, la glycérine, etc.), un fonctionnement simple et sûr, peu d'entretien et bien d'autres encore.
Le tableau ci-dessous compare l'extraction par ultrasons à d'autres méthodes d'extraction conventionnelles, soulignant les avantages des EAU.
Les extracteurs à ultrasons de Hielscher se distinguent par leur efficacité, leur fiabilité et leur convivialité.
| extraction par ultrasons | macération | LE CO2 Extraction | Soxhlet | Percolation | |
|---|---|---|---|---|---|
| solvant | compatible avec presque tous les solvants | eau, solvants aqueux et non aqueux | LE CO2 | eau, solvants aqueux et non aqueux | solvants organiques |
| température | l'extraction non thermique, contrôle précis de la température |
ambiant | sous la chaleur | température ambiante, occasionnellement, la chaleur est appliquée |
au-dessus du seuil critique température de 31°C |
| pression | les deux, atmosphérique ou possibilité de pression élevée |
atmosphérique | atmosphérique | atmosphérique | très hautes pressions (au-dessus de la pression critique de 74 bars) |
| Délai de traitement | Rapide | très lent | lent | très lent | Modéré |
| Quantité de solvant | faible, une charge solide élevée de matériel végétal dans le solvant, en particulier lorsqu'une cellule d'écoulement le setup est utilisé |
important | Modéré | important | de grandes quantités de CO supercritique2 |
| Polarité de l'extrait naturel | dépend du solvant ; pour extraire les substances non polaires et polaires composés, une extraction en deux étapes il est recommandé d'utiliser deux solvants |
en fonction du solvant | en fonction du solvant | en fonction du solvant | en fonction de la pression (sous des pressions plus élevées, plus polaires) |
| Flexibilité / évolutivité | pour l'extraction par lots et en ligne, évolutivité linéaire |
extraction par lots uniquement, évolutivité limitée |
extraction par lots uniquement, évolutivité limitée |
extraction par lots uniquement, évolutivité limitée |
extraction par lots uniquement, une évolutivité linéaire limitée, très cher |
Pourquoi l'extraction par ultrasons est-elle si efficace ?
Le mécanisme d'intensification de l'extraction des ultrasons de puissance est principalement attribué au phénomène de cavitation acoustique. La cavitation ultrasonique provoque des collisions entre les particules de la biomasse végétale, ce qui entraîne un fractionnement interparticulaire et une réduction de la taille des particules. Lorsque les bulles de cavitation s'effondrent à la surface des solides végétaux, l'érosion et la sonoporation agrandissent encore la surface des particules. Le transfert de masse ainsi intensifié facilite la libération de molécules telles que les protéines, les lipides, les sucres, les vitamines, les antioxydants, les produits phyto-chimiques et les fibres alimentaires. Les forces de cisaillement générées par les ultrasons améliorent la pénétration du solvant dans la matrice cellulaire de la matière végétale et la perméabilité des membranes cellulaires. Ces mécanismes des ultrasons de puissance sont responsables de l'intensification significative du processus obtenue lorsque les ultrasons sont appliqués à l'extraction botanique.
- des rendements élevés
- extraits de première qualité
- un processus rapide et très efficace
- faibles coûts d'exploitation
- des résultats reproductibles
- évolutivité linéaire
- simple & fonctionnement sûr
- robustesse
Obtenez des informations techniques sur les extracteurs à ultrasons Hielscher et leurs avantages !
Hielscher Ultrasonics conçoit, fabrique et distribue des extracteurs à ultrasons de haute performance pour le traitement par lots et en continu à n'importe quelle échelle de production. Outre les normes techniques les plus élevées, une robustesse exceptionnelle et un fonctionnement 24/7/365 pour une grande efficacité, les extracteurs à ultrasons Hielscher sont faciles et fiables à utiliser. Une grande efficacité, un logiciel intelligent, un menu intuitif, un protocole de données automatique et une commande à distance par navigateur ne sont que quelques-unes des caractéristiques qui distinguent les extracteurs Hielscher des autres équipements d'extraction.
Avantages des extracteurs à ultrasons Hielscher
Efficacité
- des rendements plus élevés
- Processus d'extraction rapide – en quelques minutes
- Extraits de haute qualité – extraction douce et non thermique
- Solvants verts (eau, éthanol, glycérine, huiles végétales, etc.)
Simplicité
- Plug 'n’ play - Mise en place et formation en quelques heures
- Débit élevé - Pour la production d'extraits à grande échelle
- Fonctionnement en ligne par lots ou en continu
- Simplicité d'installation - Prise en charge de plusieurs tensions, avec seulement quatre tuyaux à brancher.
- Mobile
- Augmentation linéaire - ajout d'un autre système ultrasonique en parallèle pour augmenter la capacité
- Surveillance et contrôle à distance - via un PC, un téléphone intelligent ou une tablette
- Aucune supervision du processus n'est requise - Mise en place et fonctionnement
- Haute performance - conçu pour une production continue 24 heures sur 24, 7 jours sur 7
- Robustesse et faible entretien
- haute qualité – conçu et fabriqué en Allemagne
- Chargement et déchargement rapides entre les lots
- facile à nettoyer
Sécurité
- Un fonctionnement simple et sûr
- 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 via la télécommande)
Solvants pour l'extraction par ultrasons
Choisissez le solvant idéal pour votre processus d'extraction : eau, mélange eau-alcool, alcool isopropylique, hexane, éthanol, méthanol, butane, huiles végétales, glycérine,
Les solvants non toxiques ainsi que tout autre solvant standard sont compatibles avec l'extraction par ultrasons.
Extraction ultrasonique d'eau froide : Bien que l'eau soit techniquement un solvant, le soi-disant solvant universel, une extraction à base d'eau est généralement considérée comme une extraction sans solvant. Une extraction ultrasonique sans solvant ne nécessite aucune substance étrangère. La bouillie d'eau et de matériel végétal est sonifiée pour briser les parois cellulaires de la plante afin que les molécules bioactives soient libérées dans l'eau (solvant). La sonication est une méthode mécanique pure, qui ne modifie pas chimiquement la matière première et l'extrait. C'est pourquoi l'extraction par ultrasons est la technique privilégiée pour produire des extraits botaniques de haute qualité.
ultrasonateur à sonde UIP1000hdT avec agitateur pour la production d'extraits botaniques tels que les cannabinoïdes (par exemple, CBD, THC, CBG)
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos extracteurs à ultrasons (traitement par lots et par flux) :
| Volume du lot | Débit | Dispositifs 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.d. | 10 à 100L/min | UIP16000 |
| n.d. | plus grande | groupe de UIP16000 |
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Installation industrielle de l'extracteur à ultrasons UIP4000hdT pour la production d'extraits botaniques.
Hielscher Ultrasonics fabrique et fournit des extracteurs ultrasoniques de haute performance pour le laboratoire, le pilote et l'échelle industrielle.
Littérature / Références
- 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.
- Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk (2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
- Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extraction and characterization of proteins from banana (Musa Sapientum L) flower and evaluation of antimicrobial activities. J Food Sci Technol (February 2018) 55(2):658–666.
- Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
- V. Lobo, A. Patil,A. Phatak, N. Chandra (2010): Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacognosy Reviews 2010 Jul-Dec; 4(8): 118–126.
Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons très performants à partir de laboratoires à taille industrielle.