מיצוי סוקסלט אולטרסוני

אולטרסאונד משפר את מיצוי הסוקסלט המקובל. מיצוי סוקסלט בסיוע אולטרסאונד, המכונה גם Sono-Soxhlet, מוביל לתפוקות גבוהות יותר ולזמני מיצוי קצרים יותר. ניתן לשלב בקלות מכשירי סוניקציה מסוג גשוש של Hielscher בכל מערך קלאסי של מכשיר מיצוי סוקסלט.

מיצוי סוקסלט באמצעות אולטרסאונד

מיצוי סוקסלט הוא שיטת מיצוי מוצק–נוזל הנפוצה במעבדות לכימיה סינתטית או אנליטית, ונדרשת כאשר לתרכובת הרצויה יש מסיסות מוגבלת בלבד בממס, ואילו הזיהום אינו מסיס באותו ממס. בקצרה, ניתן לתאר את עקרון הפעולה של מיצוי סוקסלט כריפלוקס המבוסס על ממס.
אולטרסאונד משולב בהצלחה במיצוי סוקסלט כדי להגדיל את התפוקה ולקצר את משך המיצוי. עם השלמת מיצוי הסוקסלט, מסלקים את הממס (למשל באמצעות מאייד סיבובי).

בעיות במיצוי סוקסלט מקובל:

למיצוי הסוקסלט המסורתי חסרונות משמעותיים בשל משך המיצוי הארוך וכמות הממס הגדולה שבה משתמשים. נוסף על כך, מכשיר מיצוי סוקסלט מקובל אינו כולל ערבול. ערבול נדרש כדי להאיץ את תהליך המיצוי. מכיוון שמכשירי מיצוי סוקסלט מקובלים משתמשים בכמויות גדולות של ממס, האידוי והריכוז המתבצעים לאחר מכן דורשים אנרגיה רבה. איכות התמצית נפגעת לעיתים קרובות עקב זמן השהייה הארוך של התרכובות שמוצו בבקבוק המחומם של מערך מיצוי הסוקסלט. תרכובות מטרה רגישות לחום מתפרקות, מכיוון שבמהלך המיצוי הממושך החומר נחשף לחום בטמפרטורת הרתיחה של הממס.

הפתרון: מיצוי סוקסלט אולטרסוני

אולטרסאונד רב־עוצמה מגביר את מעבר המסה בין הדגימה לממס. כך נדרשת כמות קטנה יותר של ממס. משך המיצוי מתקצר באופן דרסטי, כך שהתמציות אינן נחשפות לחימום ממושך. כך נמנע פירוק תרמי בלתי רצוי של התמצית, או לפחות מצטמצם במידה ניכרת.
ניתן לשלב בקלות אולטרסאונד במערך מיצוי סוקסלט – באמצעות הכנסת הקרן האולטרסונית (גשוש, סונוטרודה) לתא הסוקסלט, או באמצעות סוניקציה עקיפה של תא הסוקסלט דרך דופן הכלי. מיצוי סוקסלט אולטרסוני – המכונה גם Sono-Soxhlet – מניב תפוקות גבוהות יותר בזמן מיצוי קצר יותר ובתנאי מיצוי מתונים יותר.

מערכי Sono-Soxhlet ו־Sono-Clevenger בקנה מידה תעשייתי עם מכשיר הסוניקציה UIP1000hdT
(©Vernes et al., 2020)

"שימוש באולטרסאונד כשיטת מיצוי הוא טכניקה יעילה בהשוואה לשיטות ריפלוקס למיצוי חומרים אורגניים בכמויות עקבה מקרקעות ומשקעים. הוכח כי טכניקות מיצוי אולטרסוניות מניבות כמויות דומות ואף גדולות יותר (Song et al., 2002) של פחמימנים בהשוואה לטכניקות מיצוי אחרות […]. בהתאם לסוג המזהמים והמטריצה, סוניקציה עשויה להציע יתרון של זמני מיצוי קצרים יותר. לעיתים קרובות נדרשת אופטימיזציה של פרמטרי המיצוי האולטרסוני, ובהם סוג הממס או הרכב הממס, זמן המיצוי, כמות הדגימה ותכולת המים, כדי להשיג מיצוי יעיל יותר והדיר יותר (Berset et al., 1999). טכניקות אולטרסוניות מספקות בדרך כלל שיטה בעלות נמוכה יחסית, תוך שימוש בנפחים קטנים של ממס אורגני וללא צורך בכלי זכוכית ובמכשור מורכבים."
[Oluseyi et al. 2011]

יתרונות מיצוי Sono-Soxhlet

מיצוי Sono-Soxhlet הוא גרסה של טכניקת מיצוי הסוקסלט המסורתית, המשלבת אולטרסאונד בעוצמה גבוהה לשיפור תהליך המיצוי. טכניקת Sono-Soxhlet מציעה כמה יתרונות, הנתמכים במחקר מדעי ובמחקרים, ובהם:

• יעילות מיצוי מוגברת: מיצוי Sono-Soxhlet מגביר את יעילות המיצוי באמצעות פירוק דופנות התאים בחומרים צמחיים או במטריצות דגימה אחרות. קוויטציה אקוסטית הנוצרת על ידי גלים אולטרסוניים עזים משפרת את מעבר המסה ומגבירה את חדירת הממס לדגימה, ובכך מגדילה את תפוקת התרכובות הממוצות.
• זמן מיצוי קצר יותר: מיצוי Sono-Soxhlet מקצר במידה ניכרת את זמן המיצוי בהשוואה למיצוי סוקסלט מקובל. מכיוון שאולטרסאונד מאיץ את מעבר המסה והדיפוזיה, מיצוי האנליטים והתרכובות הצמחיות דורש טיפול קצר בלבד. משך מיצוי קצר יותר מאפשר גם קיבולת עיבוד גבוהה יותר.
• צריכת ממס נמוכה יותר: השילוב של מיצוי סוקסלט ומיצוי אולטרסוני מפחית את צריכת הממס. הדבר לא רק תורם לחיסכון בעלויות אלא גם ממזער את ההשפעה הסביבתית.
• מגוון יישומים: מיצוי Sono-Soxhlet הוא רב־תכליתי וניתן ליישמו במגוון רחב של מטריצות דגימה, ובהן חומרים צמחיים, מוצרי מזון, פולימרים ודגימות סביבתיות. יכולת ההתאמה שלו הופכת אותו לכלי בעל ערך בתחומים מדעיים שונים, כגון פיטוכימיה, כימיה ואנליזה סביבתית.
• כימיה ירוקה: מיצוי Sono-Soxhlet תואם את עקרונות הכימיה הירוקה באמצעות הפחתת הפסולת וצריכת האנרגיה. יעילותו והשימוש המופחת בממס תורמים לתהליכי מיצוי ידידותיים יותר לסביבה.

היבטים מועילים אלה של מיצוי Sono-Soxhlet תורמים לשיפור יעילות התהליך, לניצול יעיל יותר של זמן ואנרגיה וכן לידידותיות לסביבה. היתרונות העיקריים של מיצוי Sono-Soxhlet מבוססים על יעילות מיצוי מוגברת, זמן עיבוד קצר יותר, צריכת ממס נמוכה יותר, רב־תכליתיות ותרומה לכימיה ירוקה.
נצלו את היתרונות של מיצוי סוקסלט המשופר באמצעות אולטרסאונד וצרו איתנו קשר עכשיו לקבלת מידע נוסף!

ספרות / מקורות

• Djenni, Zoubida; Pingret, Daniella; Mason, Timothy J.; Chemat, Farid (2012): Sono–Soxhlet: In Situ Ultrasound-Assisted Extraction of Food Products. Food Analytical Methods. 2012.
• Luque-García, J.L.; Luque de Castro, M.D. (2004): Ultrasound-assisted Soxhlet extraction: an expeditive approach for solid sample treatment. Application to the extraction of total fat from oleaginous seeds. Journal of Chromatography A 1034, 2004. 237–242.
• Léa Vernès, Maryline Vian, Farid Chemat (2020): Chapter 12 – Ultrasound and Microwave as Green Tools for Solid-Liquid Extraction. Editor(s): Colin F. Poole, In Handbooks in Separation Science, Liquid-Phase Extraction, Elsevier, 2020. 355-374.
• Sueli Rodrigues, Fabiano A.N. Fernandes (2017): Chapter 14 – Extraction Processes Assisted by Ultrasound, In: Editor(s): Daniela Bermudez-Aguirre: Ultrasound: Advances for Food Processing and Preservation. Academic Press, 2017. 351-368.
• Oluseyi, T.; Olayinka, K.; Alo, B.; Smith, R. M. (2011): Comparison of extraction and clean-up techniques for the determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in contaminated soil samples. African Journal of Environmental Science and Technology Vol. 5/7, 2011. 482-493.
• Pngret, Danielle; Chemat, Farid; Cravotto, Giancarlo (2012): Ultrasound Combined with Conventional and Innovative Techniques for Extraction of Natural Products. Oral Communication – 13th Meeting of the European Society of Sonochemistry July 01–05, 2012, Lviv – Ukraine. 2012.
• Wang, L.; Weller, C. L. (2006): Recent advances in extraction of nutraceuticals from plants. Trends in Food Science & Technology 17, 2006. 300–312.

עובדות שכדאי לדעת

הומוגנייזרים אולטרסוניים משמשים בהצלחה למיצוי במעבדות ובייצור תעשייתי, למשל בתעשיות התרופות והמזון ולמחקר ולאנליזה ביולוגיים. המגוון הרחב של המכשירים האולטרסוניים של Hielscher מאפשר להרכיב מערך תהליך מיטבי – העונה על דרישות התהליך לאיכות ולתפוקה גבוהות.