Extraction du tabac par ultrasons
L'extraction conventionnelle du tabac est un processus lent et fastidieux, qui implique l'utilisation de solvants toxiques à des températures élevées, ce qui rend le processus dangereux. L'extraction des alcaloïdes du tabac assistée par ultrasons peut être réalisée avec de l'eau ou des solvants doux en quelques minutes. Les alcaloïdes extraits du tabac par ultrasons, tels que la nicotine, sont libérés selon une procédure rapide et très efficace, qui permet d'obtenir des rendements élevés d'un extrait à spectre complet (contenant de la nicotine, de la nornicotine, de l'acide chlorogénique, de l'acide 5-caféoylquinique, de la rutine, de l'acide caféique et de la scopolétine, du solanésol, etc.)
Extraction ultrasonique du tabac
L'extraction assistée par ultrasons est une méthode d'extraction rapide, efficace et pratique, basée sur l'application d'ultrasons de puissance. Les ondes ultrasoniques intenses génèrent des micro-mouvements rapides et une cavitation acoustique dans les systèmes solide-liquide (par exemple, matière végétale dans un solvant, par exemple, feuilles de tabac dans de l'éthanol), ce qui entraîne un transfert de masse accru ainsi qu'un processus d'extraction accéléré. Par rapport à d'autres techniques d'extraction avancées telles que l'extraction par fluide supercritique et l'extraction par paires d'ions, l'extraction assistée par ultrasons est nettement plus économique, plus respectueuse de l'environnement, plus sûre et plus facile à utiliser. Par conséquent, l'extraction par ultrasons est la technique d'extraction privilégiée pour libérer les composés bioactifs des plantes médicinales.
L'extraction par ultrasons permet d'obtenir un extrait à large spectre, contenant de la nicotine, qui est le principal alcaloïde avec 94-98% de la teneur totale en alcaloïdes du tabac, ainsi que les alcaloïdes nornicotine, anabasine, anatabine, cotinine et myosmine.
En savoir plus sur l'extraction d'alcaloïdes à partir de matériel végétal à l'aide d'un ultrasoniseur à sonde !
Sonicator UP400St (400 watts) pour l'extraction d'alcaloïdes tels que la nicotine, la nornicotine, l'acide chlorogénique, etc. des feuilles de tabac.
Extraits de tabac à spectre complet avec sonication
Les alcaloïdes tels que la nicotine et la nornicotine, l'acide chlorogénique, les composés phénoliques, le solanesol et d'autres composés bioactifs peuvent être isolés rapidement, efficacement et en toute sécurité grâce à l'extraction par ultrasons. L'extraction conventionnelle du tabac implique l'utilisation de solvants toxiques tels que l'heptane à des températures élevées, ce qui rend le processus d'extraction dangereux. L'ensemble du processus d'extraction conventionnel dure environ 24 heures et prend donc beaucoup de temps.
L'extraction par ultrasons peut se faire par extraction à l'eau froide ou à l'aide de solvants doux comme l'éthanol ou le mélange éthanol-eau à température ambiante ou à température légèrement élevée. La sonication prend quelques minutes, ce qui transforme l'extraction en une procédure rapide. De plus, l'utilisation d'eau ou de solvants doux est totalement sûre et pratique.
Les extraits à spectre complet produits par ultrasons contiennent l'alcaloïde primaire nicotine ainsi que les alcaloïdes secondaires ou mineurs tels que l'anabasine ou la 3-(2-pipéridinyl)pyridine, l'anatabine ou la 3-(2-1,2,3,6-tétrahydropyridyl)pyridine, la cotinine ou la 1-méthyl-5-(3-pyridyl)-2-pyrrolidinone), 2,3'-dipyridyl ou isonicotéine, N-formylnornicotine ou 2-(3-pyridyl)pyrrolidinecarbaldéhyde, myosmine ou 3-(1-pyrrolin-2-yl)pyridine, nornicotine ou 3-(pyrrolidin-2-yl)pyridine, et bêta-nicotyrine ou 3-(1-méthylpyrrol-2-yl)pyridine.
La teneur de ces alcaloïdes varie en fonction des espèces de tabac et des produits du tabac. Alors que la nicotine est l'alcaloïde primaire avec 94 à 98 % de la teneur totale en alcaloïdes, la nornicotine et l'anatabine sont les deux alcaloïdes secondaires les plus abondants, chacun représentant environ 2 à 6 % de la teneur totale en alcaloïdes du tabac.
- rendements plus élevés
- haute qualité
- Extraction rapide
- Processus doux et non thermique
- Eau ou solvant
- Simple & fonctionnement sûr
Choisissez parmi une large gamme de solvants
Grâce à l'extraction par ultrasons, vous pouvez choisir parmi différents solvants, notamment l'eau, l'alcool, l'éthanol, le méthanol, les mélanges éthanol-eau ou des solvants puissants comme l'heptane ou l'hexane. Tous les premiers solvants cités ont déjà été testés avec succès et se sont avérés efficaces pour l'isolation de composés bioactifs tels que les alcaloïdes, les terpénoïdes, les phénoliques et le solanésol à partir de plants de tabac. La sonication peut être utilisée pour l'extraction à l'eau froide sans solvant (par exemple pour préparer des extraits organiques) ou peut être combinée avec un solvant de votre choix.
En savoir plus sur les solvants pour l'extraction ultrasonique à partir de plantes médicinales !
En savoir plus sur l'extraction à l'hexane intensifiée par ultrasons !
Extraction ultrasonique de nicotine à partir de feuilles de tabac à l'aide de le sonicateur UP200Ht
Extracteurs à ultrasons haute performance
L'équipement ultrasonique de Hielscher est un outil d'extraction courant pour l'isolation des composés bioactifs des plantes. Fournissant des extracteurs à ultrasons pour toutes les échelles de traitement, Hielscher est en mesure de vous recommander le système à ultrasons le plus adapté à vos besoins. Commencer par un système compact mais puissant systèmes de laboratoire pour l'analyse et les essais de faisabilité, Hielscher propose une gamme complète allant des ultrasonateurs de laboratoire et d'usine pilote jusqu'aux ultrasons entièrement industriels des réacteurs. Offrant toute la largeur de bande des processeurs ultrasoniques, Hielscher a la configuration idéale pour votre processus d'extraction. En fonction du volume et de l'objectif de votre procédé, l'extraction par ultrasons peut être effectuée en mode discontinu ou en flux continu. De nombreux accessoires tels que les sonotrodes, les cornes d'amplification, les cellules d'écoulement et les réacteurs permettent d'équiper le processeur à ultrasons pour atteindre les objectifs du processus de manière idéale.
Les processeurs à ultrasons Hielscher peuvent être contrôlés avec précision et les données du processus sont automatiquement enregistrées sur la carte SD intégrée de nos systèmes numériques à ultrasons. Le contrôle fiable des paramètres du processus garantit une qualité de produit élevée et constante. L'enregistrement automatique des données des paramètres du processus permet une standardisation facile du processus et le respect des bonnes pratiques de fabrication (GMP).
La robustesse de l'équipement ultrasonique de Hielscher permet un fonctionnement 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, dans des conditions difficiles et dans des environnements exigeants. La facilité et la sécurité d'utilisation ainsi que la faible maintenance font des systèmes ultrasoniques Hielscher le cheval de bataille fiable de votre production.
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasonicators:
| lot Volume | Débit | Appareils recommandés |
|---|---|---|
| 00,5 à 1,5 ml | n / a. | VialTweeter |
| 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 | UIP4000 |
| n / a. | 10 à 100 litres / min | UIP16000 |
| n / a. | plus grand | groupe de UIP16000 |
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UIP2000hdTun puissant ultrasonateur à haute performance de 2 kW
Littérature / Références
- Esclapez, M.D.; García-Pérez, J.V.; Mulet, A.; Cárcel, J.A. (2011): Ultrasound-Assisted Extraction of Natural Products. Food Engineering Reviews, Volume 3, 2011. 108–120.
- Vinatoru, M. (2001): An overview of the ultrasonically assisted extraction of bioactive principles from herbs. Ultrasonics Sonochemistry 8(3):303-13.
- Chen, P.X.; Qian, N.; Burton, H.R.; Moldoveanu, S.C. (2005): Analysis of Minor Alkaloids in Tobacco: A Collaborative Study. Contributions to Tobacco Research, Vol. 21, No.7, 2005.
- Yuegang Zuo, Liliang Zhang, Jingping Wu, Johnathan W. Fritz, Suzanne Medeiros, Christopher Rego (2004): Ultrasonic extraction and capillary gas chromatography determination of nicotine in pharmaceutical formulations. Analytica Chimica Acta, Volume 526, Issue 1, 2004. 35-39.
Qu'il faut savoir
Pourquoi l'extraction par ultrasons est-elle si efficace ?
Ultrasonically-assisted extraction (UAE) est basé sur le couplage d'ondes ultrasonores très intenses (ondes acoustiques) dans un liquide ou une boue. Les ondes acoustiques créent des cycles alternatifs de haute pression et de basse pression, qui aboutissent au phénomène de cavitation acoustique. Le phénomène de cavitation ultrasonique ou acoustique se caractérise par des conditions extrêmes, localement confinées, de pressions, de températures et de forces de cisaillement très élevées. À proximité des bulles de cavitation en implosion, on peut mesurer des températures allant jusqu'à 5 000 K, des pressions de 1 000 atmosphères, des taux de chauffage et de refroidissement supérieurs à 1010 K/s et des jets de liquides d'une vitesse allant jusqu'à 280 m/s, qui se traduisent par des forces de cisaillement et des turbulences très élevées dans la zone de cavitation. La combinaison de ces facteurs (pression, chaleur, cisaillement et turbulences) perturbe les cellules (lyse) et intensifie le transfert de masse pendant le processus d'extraction. L'extraction liquide-solide des phytoconstituants des cellules végétales est ainsi favorisée. La technique d'extraction par ultrasons est largement appliquée pour l'extraction réussie et efficace des flavonoïdes, des polysaccharides, des alcaloïdes, des phytostérols, des polyphénols et des pigments des plantes.
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].
Tabac
Diverses plantes du genre Nicotiana et de la famille des Solanacées (morelles) sont connues sous le nom de plantes à tabac. Outre le terme couramment utilisé pour désigner la plante, le tabac désigne également les produits préparés à partir des feuilles séchées du plant de tabac. Nicotiana tabacum est la principale culture utilisée pour la production de tabac et de nicotine, mais il existe plus de 70 espèces de tabac. N. tabacum est l'espèce dominante utilisée pour les produits du tabac, mais la variante plus puissante N. rustica se trouve dans le monde entier et est utilisée pour la production de pesticides. Si l'on compare le pourcentage de nicotine, les feuilles de N. rustica ont une teneur en nicotine pouvant atteindre 9 %, alors que les feuilles de N. tabacum en contiennent environ 1 à 3 %.
Le tabac contient l'alcaloïde stimulant nicotine ainsi que les alcaloïdes harmala. Les feuilles de tabac séchées et durcies sont principalement utilisées pour fumer des cigarettes, des cigares, des pipes, des shishas ainsi que des e-cigarettes, des e-cigares, des e-pipes et des vaporisateurs. Elles peuvent également être consommées sous forme de tabac à priser, de tabac à mâcher, de tabac à tremper et de snus.
La famille des plants de tabac contient diverses (sous-)espèces, qui présentent différents profils d'alcaloïdes et d'arômes.
Le tabac oriental (Nicotiana tabacum L.) est une espèce de tabac cultivée principalement en Turquie, en Grèce et dans les régions voisines, qui est utilisée pour la production commerciale de cigarettes, de cigares et de tabac à mâcher. Il a une forte saveur caractéristique, est relativement pauvre en nicotine et riche en sucres réducteurs, en acides et en huile d'arôme volatile, ce qui donne aux produits du tabac un arôme intense.
Il existe 67 espèces naturelles de tabac connues. Les espèces les plus courantes sont énumérées ci-dessous :
- Nicotiana acuminata (Graham) Hook. - tabac à fleurs multiples
- Nicotiana africana Merxm.
- Lien vers Nicotiana alata & Otto - tabac ailé, tabac au jasmin, tanbaku (persan)
- Nicotiana attenuata Torrey ex S. Watson - tabac de coyote
- Nicotiana benthamiana Domin
- Nicotiana clevelandii A. Gray
- Nicotiana glauca Graham - tabac d'arbre, tabac d'arbre brésilien, tabac d'arbuste, moutarde
- Nicotiana glutinosa L.
- Nicotiana langsdorffii Weinm.
- Nicotiana longiflora Cav.
- Nicotiana occidentalis H.-M. Wheeler
- Nicotiana obtusifolia M. Martens & Galeotti - tabac du désert, punch, “tabaquillo”
- Nicotiana otophora Griseb.
- Nicotiana plumbaginifolia Viv.
- Nicotiana quadrivalvis Pursh
- Nicotiana rustica L. - Tabac aztèque, mapacho
- Nicotiana suaveolens Lehm. - Tabac australien
- Nicotiana sylvestris Speg. & Vient - tabac sud-américain, tabac des bois
- Nicotiana tabacum L. - tabac commercial cultivé pour la production de cigarettes, de cigares, de tabac à mâcher, etc.
- Nicotiana tomentosiformis Goodsp.
Les trois espèces ci-dessous sont des hybrides créés par l'homme :
- Nicotiana × didepta N. debneyi × N. tabacum
- Nicotiana × digluta N. glutinosa × N. tabacum
- Nicotiana × sanderae Hort. ex Wats. N. alata × N. forgetiana
Types de tabac
Le processus de durcissement et de vieillissement des feuilles de tabac induit une lente oxydation et dégradation des caroténoïdes présents dans la feuille de tabac. En raison de cette oxydation, certains composés sont synthétisés dans les feuilles de tabac, ce qui donne du foin doux, du thé, de l'huile de rose ou des arômes fruités, qui contribuent à la “douceur” de la fumée. Les amidons sont transformés en sucres, qui glycèlent ensuite les protéines, et sont oxydés en produits finaux de glycation avancée (AGE). Il s'agit d'un processus de caramélisation qui donne également à la fumée sa saveur.
La méthode de préparation et de séchage du tabac influence les caractéristiques de son arôme final. Le séchage peut être réalisé par séchage à l'air, au feu, à la fumée et au soleil. Par exemple, le tabac flue cured (par exemple en France) ne contient que de faibles quantités d'alcaloïdes, tandis que le tabac Burley air cured (par exemple en provenance du Guatemala) est connu pour sa forte teneur en alcaloïdes.