מיצוי בנוזל סופר־קריטי המשופר באמצעות אולטרסאונד רב־עוצמה
מיצוי אולטרסוני לבדו או בשילוב עם שיטות מיצוי חלופיות כגון מיצוי בממס או מיצוי באמצעות מחלצים הפועלים עם CO2 סופר־קריטי משמש בהצלחה למיצוי מלוא ספקטרום הקנבינואידים מצמח הקנאביס (המפ ומריחואנה). במריחואנה, המרכיב הקנבינואידי העיקרי הוא Δ9-tetrahydro-cannabinol (Δ9-THC), בעל ההשפעות הפסיכוטרופיות המוכרות היטב. קנבינואידים חשובים נוספים, בעלי פעילות פסיכוטרופית פחותה או ללא פעילות פסיכוטרופית, מצויים הן בהמפ והן במריחואנה, ובהם חומצה קנבידיולית (CBDA), קנבידיול (CBD), קנביגרול (CBG), קנביכרומן (CBC), קנבינול (CBN) וקנביציקלול (CBL), לצד הומולוגים קשורים נוספים מסוג C19.
מיצוי ב-CO2 סופר־קריטי המשופר באמצעות אולטרסאונד
השילוב של אולטרסאונד רב־עוצמה ומחלצים בנוזל סופר־קריטי (SFE) הוא שיטה יעילה ביותר ונקייה להאצה ולשיפור של תהליכי מעבר מסה. מעבר המסה בין חומר הגלם (למשל חומרים צמחיים כגון עלים, פרחים, ניצנים וכו׳) לבין הממס (למשל CO2 סופר־קריטי) הוא הגורם המגביל בתהליכי מיצוי. בשל מעבר המסה המוגבל, יעילות המיצוי פוחתת. כדי לפצות על היעילות החסרה, יש להאריך את זמן המיצוי או להתפשר על תפוקת המיצוי.
סוניקציה בעוצמה גבוהה היא טכנולוגיה מוכחת היטב להעצמת תגובות איטיות באמצעות שיפור מעבר המסה בין שתי פאזות. באמצעות תנודות עזות, כוחות גזירה ומערבולות היוצרות ערבול, אולטרסאונד רב־עוצמה חושף את חומר הגלם למיצוי לממס בקצב מוגבר במידה ניכרת. התוצאה היא תפוקות מיצוי גבוהות יותר וזמן מיצוי מקוצר. סוניקציה משפרת את יעילות המיצוי של כל סוג של מחלץ בנוזל סופר־קריטי:
- באמצעות הגדלת התפוקה
- באמצעות קיצור זמן המיצוי
- באמצעות הפחתת הלחץ הנדרש
- באמצעות שיפור כושר הייצור הכולל
UIP2000hdT הוא מחלץ אולטרסוני שניתן לחבר באמצעות אוגן לעמודות מיצוי ב-CO
ניתן לשפר בקלות את מעבר המסה בתהליכי מיצוי ב-CO2 סופר־קריטי באמצעות אולטרסאונד, על ידי שילוב גשוש אולטרסוני בעל ביצועים גבוהים, כגון Cascatrode, במחלץ בנוזל הסופר־קריטי. ניתן לחבר את הגשושים של Hielscher Ultrasonics (המכונים גם קרניים אולטרסוניות או סונוטרודות) באמצעות אטימת אוגן תקנית, והם תואמים למחברי swedge lock. כך ההתקנה והתפעול פשוטים ובטוחים. מכיוון שכל מכשירי האולטרסאונד של Hielscher ידועים בעמידותם ובביצועיהם הרציפים, לאחר התקנת המערכת היא דורשת תחזוקה מועטה.
מכשירי האולטרסאונד והגשושים של Hielscher זמינים עבור
- מחלצים בנוזל סופר־קריטי בקנה מידה קטן / מעבדתי
- קנה מידה חצי־תעשייתי
- קנה מידה תעשייתי
מחלץ אולטרסוני המשולב במערכת CO2 סופר־קריטי לשיפור מעבר המסה. הדבר מגדיל את תפוקת המיצוי ומפחית את זמן המיצוי ואת טמפרטורת המיצוי.
איור ומחקר: Hu et al. 2007
מקרה בוחן למיצוי ב-CO2 סופר־קריטי המשופר באמצעות אולטרסאונד
מיצוי ג׳ינג׳ר: Balachandran et al. (2006) חקרו את היעילות של מיצוי ב-CO2 סופר־קריטי בסיוע אולטרסאונד באמצעות מכשיר האולטרסאונד של Hielscher מדגם UIP500hdT. הם חקרו את השפעת האולטרסאונד על מיצוי סופר־קריטי באמצעות ג׳ינג׳ר שיובש בהקפאה. ״תפוקת התרכובות החריפות מג׳ינג׳ר גדלה במידה ניכרת בהשפעת אולטרסאונד, עם שיפורים של עד 30% לקראת סוף תקופת המיצוי.״ (Balachandran et al. 2006)
קראו עוד על מיצוי אולטרסוני של ג׳ינג׳ר!
תמונות FESEM של חלקיקי ג׳ינג׳ר. (A) ניסויים ללא סוניקציה, (B) ניסויים עם סוניקציה באמצעות UIP500hdT .
תמונה ומחקר: Balachandran et al. 2006
- להגביר את מעבר המסה במהלך SFE
- להגדיל את תפוקות התמצית
- להאיץ מיצוי SFE
- לעמוד בקלות בלחצים גבוהים
- לעבד חומרי גלם מגוונים
- להשתלב במערכות SFE קיימות
- לאפשר התקנה גמישה
- לאפשר בקרה מדויקת
- לאפשר שליטה מרחוק
- לאפשר הפעלה בטוחה
מחלצים אולטרסוניים רבי־עוצמה למיצוי בנוזל סופר־קריטי
ניתן לשלב בקלות את מכשירי האולטרסאונד של Hielscher בכל מחלץ רגיל הפועל עם CO2 סופר־קריטי כדי לשפר את מעבר המסה ובכך להגדיל את תפוקת המיצוי.
הגשושים האולטרסוניים מסוג CascatrodeTM מתאימים במיוחד לשילוב במחלץ הפועל עם CO2 , שכן גשושי Cascatrode של Hielscher מציעים שטח פנים גדול, הפולט קוויטציה חזקה לתוך המכלים הגדולים של מערכות מיצוי ב-CO2 ובכך מאפשר לעבד נפחים גדולים בקלות. המעבדים האולטרסוניים התעשייתיים העמידים והאמינים של Hielscher Ultrasonics יכולים לספק אמפליטודות גבוהות מאוד. ניתן לעבוד בקלות וברציפות באמפליטודות של עד 200µm בהפעלה 24/7. לאמפליטודות גבוהות אף יותר, זמינות סונוטרודות אולטרסוניות מותאמות אישית. ההפעלה הרציפה והאמינה באמפליטודות גבוהות, לצד העמידות ודרישות התחזוקה המועטות של המחלצים האולטרסוניים של Hielscher, הופכות אותם לציוד האידיאלי לשילוב במחלצי CO2 סופר־קריטי / תת־קריטי למחקר ופיתוח ולשימוש מסחרי.
- ביצועים גבוהים באופן רציף
- הפעלה 24/7/365
- בקרת תהליך מדויקת
- עמידות
- תחזוקה מועטה
- הפעלה בטוחה וקלה
- שליטה מרחוק באמצעות דפדפן
הטבלה שלהלן נותנת מושג על כושר העיבוד המשוער של מכשירי האולטרסאונד שלנו:
| נפח אצווה | ספיקת זרימה | מכשירים מומלצים |
|---|---|---|
| 10 עד 2000mL | 20 עד 400mL/min | UP200St, UP400St |
| 0.1 עד 8L | 0.2 עד 2L/min | UIP500hdT |
| 0.1 עד 20L | 0.2 עד 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 עד 100L | 2 עד 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 עד 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | גבוהה יותר | אשכול של UIP16000 |
צרו איתנו קשר! / שאלו אותנו!
ספרות / מקורות
- S. Balachandran, S.E. Kentish, R. Mawson, M. Ashokkumar (2006): Ultrasonic enhancement of the supercritical extraction from ginger. Ultrasonics Sonochemistry
Volume 13, Issue 6, Sept. 2006. 471-479. - Yanxiang Gao, Bence Nagy, Xuan Liu, Béla Simándi, Qi Wang (2009): Supercritical CO2 extraction of lutein esters from marigold (Tagetes erecta L.) enhanced by ultrasound. The Journal of Supercritical Fluids. Volume 49, Issue 3, 2009. 345-350.
- E. Riera, A. Blanco, J. García, J. Benedito, A. Mulet, J. A. Gallego-Juárez, M. Blasco (2010): High-power ultrasonic system for the enhancement of mass transfer in supercritical CO2 extraction processes. Ultrasonics, 50, 2010, 306-309.
- Ai-jun Hu, Shuna Zhao, Hanhua Liang, Tai-qiu Qiu, Guohua Chen (2007): Ultrasound assisted supercritical fluid extraction of oil and coixenolide from adlay seed. Ultrasonics Sonochemistry Volume 14, Issue 2, Feb. 2007. 219-224.
אולטרסאונד בעל ביצועים גבוהים! מגוון המוצרים של Hielscher מכסה את מלוא הספקטרום, ממכשיר האולטרסאונד המעבדתי הקומפקטי, דרך יחידות שולחניות ועד למערכות אולטרסוניות תעשייתיות מלאות.