Technologie des ultrasons Hielscher

Extraction par ultrasons des saponines Quillaja

  • Les extraits de saponine de l'arbre Quillaja saponaria Molina sont la principale source de saponines pour les applications industrielles.
  • L'extraction ultrasonique des saponines Quillaja donne des saponines de haute qualité.
  • L'extraction par ultrasons est une méthode très efficace pour produire des rendements élevés d'extrait de saponine Quillaja en peu de temps.

Extrait de saponine Quillaja

L'extrait de quillaja saponine (synonymes : extraits de quillaia, bois de Panama, extraits d'écorce de Panama, extraits de quillai, extraits d'écorce de Quillaja, extraits d'écorce de Quillay, extraits d'écorce de savon) est une substance extraite de l'arbre Quillaja Saponaria Molina (Q. saponaria). L'extrait Quillaja est composé de plus de 100 saponines triterpénoïdes. Les principales saponines présentes sont des glycosides d'acide quillaïque. D'autres composants majeurs sont les polyphénols et les tanins ainsi que de petites quantités de sels et de sucres. L'extrait de quillaja est obtenu par extraction aqueuse de l'écorce interne broyée ou du bois des tiges et branches taillées de Quillaja saponaria. Comme les extraits de saponine Quillaja contiennent à la fois des tensioactifs et des composés phénoliques, ils sont extrêmement intéressants pour la formulation d'ingrédients alimentaires fonctionnels sensibles et leur protection contre l'oxydation.
L'utilisation des saponines comme émulsifiants naturels augmente considérablement en raison de la demande croissante de produits sains et naturels sans additifs synthétiques. Les quillaja saponines sont d'excellents émulsifiants pour les émulsions H/E et les nanoémulsions et ont montré de très bons effets dans diverses formulations telles que les boissons et les mélanges d'huiles. Une application courante de l'extrait de Quillaja saponine est l'émulsification de Huiles CBDdes boissons translucides et des produits alimentaires moussés. Les quillaja saponines peuvent être utilisées seules ou en combinaison avec d'autres agents émulsifiants.
Q-Naturale® est un additif alimentaire à base de saponines d'écorce de Quillaja, qui est approuvé par la FDA comme émulsifiant efficace pour les aliments et boissons. En plus d'être un agent émulsifiant, les saponines Quillaja sont utilisées dans les formulations pharmaceutiques pour leurs propriétés antibactériennes, antivirales, antifongiques, antiparasitaires, antitumorales, hépatoprotectrices et immunoadjuvantes.

Avantages de l'extraction ultrasonique Quillaja Saponin Extraction

  • Rendement supérieur
  • Extraction à grande vitesse – en quelques minutes
  • extraits de haute qualité – Doux, non thermique
  • Solvant vert (c.-à-d. eau)
  • rentable
  • Facile à utiliser et sûr
  • Faibles coûts d'investissement et d'exploitation
  • Fonctionnement 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, sous charge lourde
  • Une méthode verte et respectueuse de l'environnement
Installation de sonication par lots de 2kW pour l'extraction d'extraits végétaux

120L Extraction par ultrasons d'extraits de plantes avec UIP2000hdT et agitateur.

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Etude de cas de l'extraction ultrasonore de saponines de Quillaja

Extraction par ultrasons des saponines Quillaja (écorce de savon)
Afin de préparer un extrait de Quillaja de haute qualité, qui offre les fonctionnalités souhaitées en tant qu'additif alimentaire et pharmaceutique, les phytochimiques actifs, à savoir les saponines, doivent être isolés. La Quillaja saponine est une saponine triterpénique isolée de l'écorce du sapin. La cavitation par ultrasons favorise l'extraction en améliorant le contact entre les solides et le liquide et en augmentant le transfert de masse.
Cares et coll. démontrent clairement dans leur étude que l'extraction assistée par ultrasons (EAU) peut améliorer le processus d'extraction des principes bioactifs de Quillaja Saponaria Molina. Ils utilisaient des copeaux de bois et d'écorce de Quillaja et extrayaient les saponines dans l'eau par sonication, de sorte que le produit final n'incorpore que des ingrédients naturels et des matières premières et peut être utilisé dans les processus de fabrication alimentaire. Comme méthode d'extraction non thermique, la température d'extraction pendant l'ultrasonisation était constamment maintenue à 20ºC (68ºF). Les rendements des extractions ont augmenté de manière significative avec la période de sonication de 10 à 30 minutes. Les rendements de 20 minutes à 20ºC dans l'extraction assistée par ultrasons étaient comparables à ceux obtenus par la méthode conventionnelle d'extraction de 3 heures à 60ºC.

Les appareils à ultrasons sont utilisés pour préparer des émulsions H/E stables à long terme en utilisant l'extrait de saponine Quillaja pour stabiliser physiquement et chimiquement l'émulsion. Cliquez ici pour en savoir plus sur émulsification par ultrasons!

Extracteurs à ultrasons haute performance

Hielscher Ultrasons est spécialisée dans la fabrication de processeurs à ultrasons de haute performance pour la production d'extraits de plantes de haute qualité.
La vaste gamme de produits Hielscher s'étend des petits et puissants ultrasoniseurs de laboratoire aux systèmes robustes de table et entièrement industriels, qui fournissent des ultrasons de haute intensité pour l'extraction et l'isolation efficaces de composants bioactifs (par ex. quercétine, caféine, Curcumine, terpènes etc.). Tous les appareils à ultrasons de 200W à 16,000W disposent d'un écran couleur pour la commande numérique, d'une carte SD intégrée pour l'enregistrement automatique des données, d'une télécommande du navigateur et de nombreuses autres fonctions plus conviviales. Les sonotrodes et les cellules d'écoulement (les pièces en contact avec le fluide) sont autoclavables et faciles à nettoyer. Tous nos ultrasoniseurs sont conçus pour fonctionner 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, nécessitent peu d'entretien et sont faciles et sûrs à utiliser.
Un écran couleur numérique permet un contrôle convivial de l'équipement ultrasonique. Nos systèmes sont capables de fournir de faibles à très grandes amplitudes. Pour l'extraction de composés chimiques tels que l'astaxanthine, nous proposons des sonotrodes ultrasoniques spéciales (également appelées sondes ultrasoniques ou cornes) qui sont optimisées pour l'isolation sensible de substances actives de haute qualité. La robustesse de l'équipement ultrasonique de Hielscher permet un fonctionnement 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, dans des environnements difficiles et exigeants.
Le contrôle précis des paramètres du processus ultrasonique assure la reproductibilité et la standardisation du processus. Les systèmes d'extraction par ultrasons automatisés à l'échelle industrielle de Hielscher sont conçus pour des capacités de production élevées et des extraits de qualité supérieure, tout en réduisant le travail, les coûts et l'énergie.
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasonicators:

lot Volume Débit Appareils recommandés
1 à 500 ml 10 à 200 ml / min UP100H
10 à 2000mL 20 à 400 ml / min UP200Ht, UP400St
0.1 20L 00,2 à 4L / min UIP2000hdT
10 à 100l 2 à 10 L / min UIP4000hdT
n / a. 10 à 100 litres / min UIP16000
n / a. plus grand groupe de UIP16000

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UIP4000hdT 4kW puissant processeur ultrasonique pour l'extraction

Littérature / Références



Qu'il faut savoir

A propos de l'arbre Quillaja et de ses saponines

L'arbre Quillaja Saponaria Molina, également connu sous le nom de sapin d'Amérique du Sud, pousse naturellement et abondamment au Chili. Le Quillaja Saponaria (famille des Rosacées) est un grand arbre à feuilles persistantes et à écorce épaisse, originaire de plusieurs pays d'Amérique du Sud, notamment la Bolivie, le Chili et le Pérou.
L'extrait de quillaja saponine contient principalement des saponines mais aussi des polyphénols, des tanins, ainsi que des sels et des sucres en petites quantités. Les saponines Quillaja sont des molécules construites à partir d'un noyau triterpénique à deux chaînes de sucre. Ces chaînes sucrières confèrent aux saponines une propriété hydrophile (= soluble dans l'eau), tandis que le noyau triterpénique est hydrophobe (= hydrofuge). Pour ces derniers, il s'agit d'un tensioactif amphotique qui rend les saponines tensioactives non ioniques, permettant la réduction de la tension superficielle, la solubilisation des produits hydrophobes en solution aqueuse ainsi que la formation de micro-/nano-émulsions.
Dans l'arbre Quillaja, l'écorce contient environ 5% de saponines, tandis que le bois contient environ 2% de saponines.
Les saponines étant des substances naturelles possédant de bonnes propriétés moussantes et émulsifiantes, elles sont fréquemment utilisées comme agents moussants dans l'industrie alimentaire, des boissons et de la bière, comme tensioactifs dans les cosmétiques, comme additifs dans les produits agrochimiques et l'alimentation animale et comme adjuvants dans les vaccins.
La production des extraits de quillaja se fait avec une extraction aqueuse ; aucun autre solvant n'est utilisé dans sa production. Le produit final, qu'il s'agisse d'un extrait brut ou purifié, sous forme liquide ou en poudre, ne contient que des ingrédients naturels et des matières premières dont l'utilisation est autorisée dans les procédés de fabrication alimentaire. (Cares et al. 2009)

Que sont les saponines ?

Le mot saponine est dérivé du mot latin sapo, qui signifie savon. Les saponines sont des substances phytochimiques que l'on trouve principalement, mais pas exclusivement, dans les plantes, qui présentent des caractéristiques moussantes et qui consistent en des aglycones polycycliques attachées à une ou plusieurs chaînes latérales de sucre. La partie aglycone, également appelée sapogénine, est soit un stéroïde (C27), soit un triterpène (C30). La capacité moussante des saponines est due à la combinaison d'une sapogénine hydrophobe (liposoluble) et d'une partie sucre hydrophile (hydrosoluble). Majinda, 2012 : p. 515] Les matières végétales à forte teneur en saponine ont traditionnellement été utilisées comme agents émulsifiants. Les exemples les plus importants pour les plantes riches en saponines sont l'écorce de savon (Quillaja saponaria ; Rosaceae), la saponaire (Saponaria officinalis ; Caryophyllaceae) et la poudre shikakai (Gleditsia sinensis ; Leguminosae). Les saponines sont des glycosides amphipathiques de poids moléculaire élevé, qui ont structurellement un ou plusieurs groupements glycosides hydrophiles qui sont combinés avec un dérivé lipophile du triterpène. Particulièrement dans l'industrie pharmaceutique, les saponines ont attiré beaucoup d'attention en raison de leurs nombreuses propriétés biologiques, y compris leur capacité à stimuler une réponse immunitaire, ce qui en fait des candidats de choix pour les adjuvants.

Tout ce que vous devez savoir sur l'extraction par ultrasons

L'extraction assistée par ultrasons (UAE), également par sono-extraction, est une méthode d'extraction verte très efficace pour isoler des substances bioactives telles que protéines, vitamines, polyphénols, pigments naturels, lipides, etc. des matrices végétales. L'extraction par ultrasons est basée sur le principe de fonctionnement de la cavitation acoustique.
Lorsque des ondes ultrasonores intenses sont appliquées à des systèmes liquides, il se produit une cavitation acoustique, qui est le phénomène de génération, de croissance et d'effondrement éventuel des bulles de vide (voir photo ci-dessous). Pendant la propagation des ondes ultrasonores, les bulles de vide oscillent et grossissent jusqu'à ce qu'elles atteignent un point où elles ne peuvent plus absorber d'énergie. Au sommet de la croissance des bulles, elles s'effondrent violemment, ce qui provoque localement des effets thermiques, mécaniques et chimiques. Les effets mécaniques comprennent des pressions élevées allant jusqu'à 1000atm, des turbulences et des forces de cisaillement intenses. Ces forces perturbent les parois cellulaires et favorisent le transfert de masse entre l'intérieur de la cellule et le solvant, libérant des composés bioactifs dans le liquide environnant (c.-à-d. le solvant).

La cavitation ultrasonore / acoustique crée des forces très intenses qui ouvrent les parois cellulaires connues sous le nom de lyse (Cliquez pour agrandir !)

L'extraction par ultrasons est basée sur la cavitation acoustique et ses forces de cisaillement hydrodynamiques.

L'extraction solide-liquide par ultrasons de composés à partir de plantes médicinales et de tissus cellulaires a fait l'objet de recherches approfondies. L'application d'ondes ultrasonores très intenses favorise considérablement les processus d'extraction. Outre l'intensification des processus – ce qui se traduit par des rendements plus élevés et un temps d'extraction plus court – La dégradation thermique et la perte de composants sensibles à la température sont évitées puisque l'ultrasonication est un traitement non thermique. De plus, l'extraction par ultrasons a de faibles coûts d'investissement et d'exploitation, réduit l'utilisation de solvants et/ou permet l'utilisation de solvants plus écologiques, ce qui en fait une technique d'extraction économique et écologique. Surpassant les méthodes d'extraction conventionnelles, l'extraction assistée par ultrasons (EAU) a été adoptée dans l'industrie alimentaire pour produire des substances bioactives avec des gains économiques.

Les perturbateurs ultrasoniques sont utilisés pour les extractions à partir de sources phyto (par ex. plantes, algues, champignons).

Extraction ultrasonore à partir de cellules végétales : la coupe transversale microscopique (TS) montre le mécanisme d'action lors de l'extraction ultrasonore à partir de cellules (grossissement 2000x)[ressource : Vilkhu et al. 2011].

Hielscher Ultrasons fabrique des ultrasons de haute performance pour l'extraction de substances phytochimiques à partir de plantes médicinales.

Des processeurs à ultrasons de haute puissance, du laboratoire au pilote et à l'échelle industrielle.