Ekstrakcija heksanom s poboljšanom učinkovitošću pomoću ultrazvučne obrade

Ultrazvučna sonda može poboljšati konvencionalnu ekstrakciju heksanom intenziviranjem procesa i čineći ga znatno učinkovitijim. Ultrazvučna ekstrakcija poboljšava prijenos mase i ometa stanice da otpuštaju ciljane bioaktivne tvari u otapalo, što rezultira većim prinosima ekstrakcije u usporedbi sa samim konvencionalnim metodama. Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom vrlo je učinkovita u povećanju prinosa ekstrakcije ulja, uključujući uljane repice i ulja sjemenki lana, što rezultira visokokvalitetnim sastavom masnih kiselina i većim sadržajem bioaktivnih komponenti.

Ekstrakcija heksanom poboljšana snažnim ultrazvukom

Ultrazvučna ekstrakcija je metoda intenziviranja procesa koja može značajno poboljšati procese ekstrakcije kruto-tekuće i otapala.

Ograničenja konvencionalne ekstrakcije heksanom

Ekstrakcija heksanom je uobičajena tehnika koja se koristi za ekstrakciju organskih spojeva, posebno nepolarnih tvari, iz različitih izvora kao što su biljke, sjeme ili tlo. Heksan je ugljikovodično otapalo koje je vrlo učinkovito u otapanju i ekstrakciji lipida, ulja i drugih nepolarnih spojeva. Heksan se široko koristi za ekstrakciju ulja zbog svoje sposobnosti otapanja nepolarnih spojeva (npr. ulja), lakog naknadnog odvajanja ulja i uskog vrelišta (63–69°C).
Međutim, učinkovitost procesa ekstrakcije heksanom može jako varirati ovisno o sirovini i ekstrakciji: Prinos ekstrakcije i vrijeme ekstrakcije uvelike su povezani. To znači da je za visok prinos ekstrakta potrebno duže vrijeme zadržavanja biomase u heksanskom otapalu. Drugi ograničavajući čimbenik često je nedovoljno prodiranje heksana u matricu biomase. Krute stanične strukture uglavnom su površinski natopljene heksanom, dok unutrašnjost ćelije samo djelomično dolazi u dodir s heksanom. Takvo nedovoljno prodiranje rezultira nepotpunim procesom ekstrakcije budući da ciljane tvari poput lipida (tj. masne kiseline, masti, ulja) ostaju u unutrašnjosti stanične matrice.

Rješenje: Ultrazvučno pojačana ekstrakcija heksanom

Sonikacija tipa sonde, također poznata kao sonikacija ultrazvučnom sondom, metoda je koja koristi ultrazvučne valove visokog intenziteta za stvaranje mjehurića akustične kavitacije u tekućem mediju. Ti se mjehurići brzo kolabiraju, generirajući intenzivna lokalizirana energetska polja i stvarajući mikroturbulencije i velike sile smicanja unutar otapala.
Zbog ovih ultrazvučno generiranih uvjeta guste energije, sonikacija može intenzivirati i poboljšati proces ekstrakcije heksana na nekoliko načina:

• Poboljšani prijenos mase: Sonikacija poboljšava prijenos mase između čvrstog uzorka i otapala. Mikroturbulencija i brzo kolaps kavitacijskih mjehurića stvaraju jake sile smicanja i lokalizirane promjene tlaka. To remeti granični sloj oko čvrstog uzorka, potičući otpuštanje ciljnih spojeva u otapalo, čime se poboljšava učinkovitost ekstrakcije.
• Ubrzano izdvajanje: Sonikacija ubrzava kinetiku ekstrakcije povećanjem kontaktne površine između otapala i krutog uzorka. Kavitacijski mjehurići omogućuju miješanje i stvaranje homogenizirane smjese, osiguravajući da otapalo dođe u bliski kontakt s cijelom površinom krutog materijala, što dovodi do bržih stopa ekstrakcije.
• Poremećaj stanične strukture: U biljnim ekstrakcijama, sonikacija može poremetiti stanične strukture, kao što su stanične stijenke i membrane, olakšavajući oslobađanje unutarstaničnih komponenti. To omogućuje učinkovitiju ekstrakciju lipida i drugih ciljnih spojeva koji mogu biti zatvoreni unutar stanica.
• Smanjeno vrijeme ekstrakcije: Kombinacijom povećanog prijenosa mase i ubrzane kinetike ekstrakcije, sonikacija može značajno smanjiti vrijeme ekstrakcije potrebno za postizanje željenog prinosa. To može biti osobito korisno pri obradi velikih količina uzoraka ili radu s vremenski osjetljivim aplikacijama.

Zbog ovih poboljšanih čimbenika procesa, ultrazvučna sonda može značajno poboljšati ekstrakciju heksana. Ultrazvučna ekstrakcija heksanom može se optimizirati na temelju specifičnih spojeva i volumena koji se ekstrahiraju. Intenzitet ultrazvuka (amplituda), trajanje, temperatura, tlak i postavke ekstrakcije mogu se prilagoditi za optimalne prinose ekstrakta unutar skraćenog perioda ekstrakcije.

• ulje algi
• Biljna ulja (sojino, laneno, repičino, suncokretovo, rižino ulje itd.)
• esencijalna ulja
• kariofilen
• Uljna smola vanilije iz mahuna vanilije
• Lutein iz žumanjka
• Astaksantin iz algi
• Odmašćivanje insekata

Ultrazvučno pojačana Soxhlet ekstrakcija korištenjem heksana kao otapala

Ultrazvučno pojačana Soxhlet ekstrakcija je proces koji kombinira tradicionalnu Soxhlet ekstrakciju s ultrazvučnim valovima kako bi se poboljšala učinkovitost procesa ekstrakcije. Soxhlet extractio je postupak koji se obično koristi u laboratorijima i za proizvodnju manjih količina ekstrakata, poput eteričnih ulja ili određenih bioaktivnih spojeva.
Heksan je uobičajeno korišteno otapalo za ovaj proces, budući da je učinkovit u ekstrakciji lipida iz različitih izvora, uključujući ulja sjemenki, ulja algi kao i bioaktivne spojeve na bazi lipida. Ultrazvučna obrada remeti stanične strukture i potiče kruto-tekuću ekstrakciju povećanim prijenosom mase i otpuštanjem spojeva u otapalo. Budući da otapalo poput heksana može bolje prodrijeti u kruti materijal i učinkovito otopiti ulja (lipide, masne kiseline). Posljedično, proces ekstrakcije se ubrzava, smanjujući vrijeme potrebno za ekstrakciju željenih spojeva. Uz to, korištenje ultrazvuka može smanjiti količinu potrebnog otapala, što ga čini ekološki prihvatljivijom opcijom.
 

Ultrazvučna ekstrakcija omogućuje upotrebu blažih, netoksičnih otapala

Ultrasonication ne samo da poboljšava ekstrakciju heksana, također omogućuje korištenje blažih, netoksičnih otapala kao što su etanol, vodeni etanol, voda ili prirodna duboka eutektička otapala (DES, NADES). Visoko učinkovito razbijanje stanica i prijenos mase koje pružaju ekstraktori tipa ultrazvučne sonde daje izvrsne rezultate korištenjem blažih otapala. Stoga ultrazvučna ekstrakcija u kombinaciji s blažim, netoksičnim, ekološki prihvatljivijim otapalima omogućuje visokokvalitetne ekstrakte za hranu, uštedu troškova i proces zelene ekstrakcije.

Ultrazvučni uređaji visokih performansi za poboljšanu ekstrakciju heksana

Hielscher Ultrasonics dizajnira, proizvodi i isporučuje ultrazvučne ekstraktore visokih performansi, koji se lako mogu integrirati u postojeće objekte za ekstrakciju heksanom ili Soxhlet ekstraktore. Osim nabave, instalacije, usluga održavanja, Hielscher savjetuje i vodi svoje klijente tijekom testova izvedivosti, optimizacije procesa i projektiranja postrojenja do konačne instalacije i puštanja u rad procesa ekstrakcije.
Glavne prednosti Hielscher ultrazvučnih uređaja su potpuna kontrola procesa, linearna skalabilnost i sposobnost svih industrijskih ultrazvučnih procesora da daju vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200 µm mogu se lako neprekidno izvoditi u radu 24/7. Visoke amplitude su posebno važne, kada je u pitanju ekstrakcija tvrđih staničnih struktura kao što su sjemenke i jezgre.
Naše tehničko osoblje i naš potpuno opremljen procesni laboratorij pomoći će vam znanjem i smjernicama!

Projektiranje, proizvodnja i savjetovanje – Kvaliteta Proizvedeno u Njemačkoj

Hielscher ultrasonicators su poznati po svojim najvišim standardima kvalitete i dizajna. Robusnost i jednostavan rad omogućuju glatku integraciju naših ultrazvučnih uređaja u industrijske objekte. Teški uvjeti i zahtjevna okruženja lako se nose s Hielscher ultrasonicators.

Hielscher Ultrasonics je ISO certificirana tvrtka i stavlja poseban naglasak na ultrazvučne uređaje visokih performansi koji sadrže najsuvremeniju tehnologiju i jednostavnu su za korištenje. Naravno, Hielscher ultrasonicators sukladni su CE i ispunjavaju zahtjeve UL, CSA i RoHs.

Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših sonikatora: