Extraction du tabac par ultrasons
L’extraction conventionnelle du tabac est un procédé lent et chronophage qui nécessite l’utilisation de solvants toxiques à des températures élevées, ce qui rend le procédé dangereux. L’extraction assistée par ultrasons des alcaloïdes du tabac peut être réalisée avec de l’eau ou des solvants doux, selon un procédé rapide de quelques minutes. Les alcaloïdes du tabac extraits par ultrasons, tels que la nicotine, sont libérés selon une procédure rapide et très efficace, qui permet d’obtenir des rendements élevés en 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 du tabac par ultrasons
L’extraction assistée par ultrasons est une méthode d’extraction rapide, efficace et pratique, fondée sur l’application d’ultrasons de puissance. Les ondes ultrasonores intenses génèrent des micromouvements rapides et une cavitation acoustique dans les systèmes solide-liquide (par exemple, une matière végétale dans un solvant, comme des feuilles de tabac dans de l’éthanol), ce qui accroît le transfert de matière et accélère le processus d’extraction. Comparée 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. L’extraction par ultrasons est donc la technique d’extraction privilégiée pour libérer les composés bioactifs des matières végétales.
L’extraction par ultrasons produit un extrait à large spectre contenant de la nicotine, l’alcaloïde principal qui représente 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 des alcaloïdes de matières végétales à l’aide d’un sonicateur à sonde !
Sonicateur UP400St (400 watts) pour l’extraction d’alcaloïdes tels que la nicotine, la nornicotine, l’acide chlorogénique, etc., à partir de feuilles de tabac.
Extraits de tabac à spectre complet par sonication
Les alcaloïdes tels que la nicotine et la nornicotine, l’acide chlorogénique, les composés phénoliques, le solanésol et d’autres composés bioactifs peuvent être isolés rapidement, efficacement et en toute sécurité par extraction par ultrasons. L’extraction conventionnelle du tabac nécessite 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 conventionnelle prend environ 24h et demande donc beaucoup de temps.
L’extraction par ultrasons peut être réalisée par extraction à l’eau froide ou avec des solvants doux tels que l’éthanol ou un mélange éthanol-eau, à température ambiante ou à des températures légèrement élevées. La sonication prend quelques minutes, ce qui rend l’extraction rapide. De plus, avec de l’eau ou des solvants doux, le procédé est totalement sûr et pratique.
Les extraits à spectre complet produits par ultrasons contiennent la nicotine, l’alcaloïde principal, ainsi que des alcaloïdes secondaires ou mineurs tels que l’anabasine ou 3-(2-piperidinyl)pyridine, l’anatabine ou 3-(2-1,2,3,6-tetrahydropyridyl)pyridine, la cotinine ou 1-methyl-5-(3-pyridyl)-2-pyrrolidinone), le 2,3’-dipyridyl ou l’isonicotéine, la N-formylnornicotine ou 2-(3-pyridyl)pyrrolidinecarbaldehyde, la myosmine ou 3-(1-pyrrolin-2-yl)pyridine, la nornicotine ou 3-(pyrrolidin-2-yl)pyridine, et la bêta-nicotyrine ou 3-(1-methylpyrrol-2-yl)pyridine.
La teneur en ces alcaloïdes varie selon les espèces de tabac et les produits du tabac. Alors que la nicotine est l’alcaloïde principal et représente 94–98% 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.
- Rendement supérieur
- Haute qualité
- Extraction rapide
- Procédé doux et non thermique
- Eau ou solvant
- Utilisation simple et sûre
Choisissez parmi une large sélection de solvants
Avec 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 tels que l’heptane ou l’hexane. Tous les solvants mentionnés ci-dessus ont déjà été testés avec succès et se sont révélés efficaces pour isoler des composés bioactifs tels que les alcaloïdes, les terpénoïdes, les composés phénoliques et le solanésol à partir de matières végétales de tabac. La sonication peut être utilisée pour une extraction à l’eau froide sans solvant (par exemple, pour préparer des extraits organiques) ou être combinée avec un solvant de votre choix.
En savoir plus sur les solvants pour l’extraction par ultrasons de matières végétales !
En savoir plus sur l’extraction à l’hexane intensifiée par ultrasons !
Extraction de nicotine par ultrasons à partir de feuilles de tabac à l’aide de l’appareil de sonication UP200Ht
Extracteurs à ultrasons haute performance
Les équipements à ultrasons de Hielscher sont couramment utilisés comme outils d’extraction pour isoler les composés bioactifs des matières végétales. En proposant des extracteurs à ultrasons pour toutes les échelles de procédé, Hielscher est en mesure de vous recommander le système à ultrasons le mieux adapté à vos besoins. En commençant par des systèmes de laboratoire compacts mais puissants pour les analyses et les essais de faisabilité, Hielscher propose une gamme complète allant des sonicateurs de laboratoire et d’installation pilote jusqu’aux réacteurs entièrement industriels à ultrasons. Grâce à sa gamme complète de processeurs à ultrasons, Hielscher dispose de la configuration idéale pour votre procédé d’extraction. Selon le volume et l’objectif de votre procédé, l’extraction par ultrasons peut être réalisée en mode discontinu ou à flux continu. De nombreux accessoires, tels que les sonotrodes, les amplificateurs d’amplitude, les cellules à circulation et les réacteurs, permettent d’équiper le processeur à ultrasons pour répondre au mieux aux objectifs du procédé.
Les processeurs à ultrasons Hielscher peuvent être commandés avec précision, et les données du procédé sont automatiquement enregistrées sur la carte SD intégrée à nos systèmes à ultrasons numériques. La maîtrise fiable des paramètres du procédé garantit une qualité de produit constamment élevée. L’enregistrement automatique des paramètres du procédé facilite la standardisation du procédé et le respect des bonnes pratiques de fabrication (GMP).
La robustesse des équipements à ultrasons de Hielscher permet un fonctionnement 24/7 en service intensif et dans des environnements exigeants. Leur utilisation simple et sûre ainsi que leur faible besoin de maintenance font des systèmes à ultrasons Hielscher des équipements de production fiables et endurants.
Le tableau ci-dessous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos sonicateurs :
| Volume par lot | Débit | Appareils recommandés |
|---|---|---|
| 0,5 à 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 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 | UIP4000 |
| n.a. | 10 à 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | supérieur | ensemble de sonicateurs UIP16000 |
Contactez-nous dès maintenant pour obtenir de plus amples informations ! Notre personnel qualifié se fera un plaisir de discuter avec vous de votre procédé d’extraction !
Contactez-nous ! / Posez-nous vos questions !
Processeurs à ultrasons de forte puissance, de l’échelle du laboratoire à l’échelle pilote et industrielle.
UIP2000hdT, un sonicateur puissant et à haute performance de 2kW
Bibliographie/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.
Informations utiles
Pourquoi l’extraction par ultrasons est-elle si efficace ?
Ultrasonically-assisted extraction (UAE) repose sur le couplage d’ondes ultrasonores très intenses (ondes acoustiques) dans un liquide ou une suspension. Les ondes acoustiques créent des cycles alternés de haute pression / basse pression, qui provoquent le phénomène de cavitation acoustique. La cavitation ultrasonore ou acoustique se caractérise par des conditions extrêmes et localement confinées de pressions, de températures et de forces de cisaillement très élevées. À proximité des bulles de cavitation qui implosent, on peut mesurer des températures atteignant 5000K, des pressions de 1000 atmosphères, une vitesse de chauffage-refroidissement supérieure à 1010 K/s et des jets de liquide atteignant une vitesse de 280m/s, qui se manifestent par une force de cisaillement très élevée et des turbulences dans la zone de cavitation. La combinaison de ces facteurs (pression, chaleur, cisaillement et turbulence) désorganise les cellules (lyse) et intensifie le transfert de matière 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 utilisée pour extraire avec succès et efficacité les flavonoïdes, les polysaccharides, les alcaloïdes, les phytostérols, les polyphénols et les pigments des plantes.
Extraction par ultrasons à partir de cellules végétales : la coupe transversale microscopique (TS) montre le mécanisme d’action lors de l’extraction par ultrasons à partir des cellules (grossissement 2000x) [source : Vilkhu et al. 2011]
Tabac
Diverses plantes du genre Nicotiana et de la famille des Solanaceae (solanacées) sont connues sous le nom de plants de tabac. Outre son emploi courant pour désigner la plante, le terme tabac désigne également les produits préparés à partir des feuilles du plant de tabac ayant subi un séchage. Bien que Nicotiana tabacum soit la principale plante cultivée pour la production de tabac et de nicotine, il existe plus de 70 espèces de plants de tabac. N. tabacum est l’espèce dominante utilisée pour les produits du tabac ; toutefois, la variante plus puissante N. rustica est présente dans le monde entier et est utilisée pour la production de pesticides. En comparant les teneurs en nicotine, les feuilles de N. rustica peuvent présenter une teneur en nicotine atteignant 9%, tandis que les feuilles de N. tabacum en contiennent environ 1 à 3%.
Le tabac contient de la nicotine, un alcaloïde stimulant, ainsi que des alcaloïdes harmala. Les feuilles de tabac séchées et traitées sont principalement fumées dans des cigarettes, des cigares, des pipes, des chichas, ainsi que dans des cigarettes électroniques, des cigares électroniques, des pipes électroniques 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 comprend diverses espèces et sous-espèces, qui présentent des profils différents en alcaloïdes et en saveurs.
Le tabac oriental (Nicotiana tabacum L.) est une espèce de tabac cultivée principalement en Turquie, en Grèce et dans les régions voisines, utilisée pour la production commerciale de cigarettes, de cigares et de tabac à mâcher. Il possède une saveur caractéristique prononcée, une teneur relativement faible en nicotine et une teneur élevée en sucres réducteurs, en acides et en huile aromatique volatile, ce qui confère aux produits du tabac un arôme intense.
Il existe 67 espèces naturelles de tabac connues. Les espèces les plus courantes sont répertoriées ci-dessous :
- Nicotiana acuminata (Graham) Hook. – tabac à nombreuses fleurs
- Nicotiana africana Merxm.
- Nicotiana alata Link & Otto – tabac ailé, tabac jasmin, tanbaku (persan)
- Nicotiana attenuata Torrey ex S. Watson – tabac du coyote
- Nicotiana benthamiana Domin
- Nicotiana clevelandii A. Gray
- Nicotiana glauca Graham – tabac arborescent, tabac arborescent du Brésil, tabac arbustif, arbre à moutarde
- Nicotiana glutinosa L.
- Nicotiana langsdorffii Weinm.
- Nicotiana longiflora Cav.
- Nicotiana occidentalis H.-M. Wheeler
- Nicotiana obtusifolia M. Martens & Galeotti – tabac du désert, punche, « tabaquillo »
- Nicotiana otophora Griseb.
- Nicotiana plumbaginifolia Viv.
- Nicotiana quadrivalvis Pursh
- Nicotiana rustica L. – tabac aztèque, mapacho
- Nicotiana suaveolens Lehm. – tabac australien
- Nicotiana sylvestris Speg. & Comes – 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’être humain :
- 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 séchage des feuilles de tabac et leur vieillissement ultérieur induisent une oxydation et une dégradation lentes des caroténoïdes présents dans les feuilles. Sous l’effet de l’oxydation, certains composés sont synthétisés dans les feuilles de tabac et donnent des saveurs aromatiques de foin doux, de thé, d’huile de rose ou de fruits, qui contribuent à la « douceur » de la fumée. Les amidons sont transformés en sucres, qui glyquent ensuite les protéines et sont oxydés en produits finaux de glycation avancée (AGEs). Il s’agit d’un processus de caramélisation qui donne également sa saveur à la fumée.
La méthode de préparation et de séchage du tabac influence ses caractéristiques aromatiques finales. Le séchage peut être effectué à l’air, au feu, à l’air chaud ou au soleil. Par exemple, le tabac séché à l’air chaud (par exemple, provenant de France) ne contient que de faibles teneurs en alcaloïdes, tandis que le tabac Burley séché à l’air (par exemple, provenant du Guatemala) est connu pour sa teneur élevée en alcaloïdes.