Ekstrakcija heksanom s poboljšanom učinkovitošću primjenom ultrazvuka

Primjena ultrazvuka putem sonde može poboljšati konvencionalnu ekstrakciju heksanom intenziviranjem procesa i znatnim povećanjem njegove učinkovitosti. Ultrazvučna ekstrakcija poboljšava prijenos tvari i razara stanice kako bi se ciljane bioaktivne tvari oslobodile u otapalo, čime se postižu veći prinosi ekstrakcije nego primjenom samo konvencionalnih metoda. Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom vrlo je učinkovita u povećanju prinosa ekstrakcije ulja, uključujući ulje uljane repice i ulje lanenih sjemenki, pri čemu se dobiva visokokvalitetan sastav masnih kiselina i veći udio bioaktivnih sastojaka.

Ekstrakcija heksanom poboljšana ultrazvukom velike snage

Ultrazvučna ekstrakcija metoda je intenziviranja procesa koja može znatno poboljšati procese ekstrakcije kruto–tekuće i ekstrakcije otapalom.

Ograničenja konvencionalne ekstrakcije heksanom

Ekstrakcija heksanom uobičajena je tehnika koja se primjenjuje za ekstrakciju organskih spojeva, osobito nepolarnih tvari, iz različitih izvora kao što su biljke, sjemenke ili tlo. Heksan je ugljikovodično otapalo koje vrlo učinkovito otapa i ekstrahira lipide, ulja i druge nepolarne spojeve. Heksan se široko primjenjuje za ekstrakciju ulja zbog svoje sposobnosti otapanja nepolarnih spojeva (npr. ulja), jednostavnog naknadnog odvajanja ulja i uskog raspona vrelišta (63–69°C).
Međutim, učinkovitost procesa ekstrakcije heksanom može znatno varirati ovisno o sirovini i ekstrakciji: prinos ekstrakcije i vrijeme ekstrakcije uvelike su povezani. To znači da je za visok prinos ekstrakta potrebno dulje vrijeme zadržavanja biomase u heksanu kao otapalu. Drugi ograničavajući čimbenik često je nedovoljno prodiranje heksana u matriks biomase. Krute stanične strukture uglavnom se ovlaže heksanom na površini, dok unutrašnjost stanice samo djelomično dolazi u dodir s heksanom. Takvo nedovoljno prodiranje rezultira nepotpunim procesom ekstrakcije jer ciljane tvari kao što su lipidi (tj. masne kiseline, masti, ulja) ostaju u unutrašnjosti staničnog matriksa.

Rješenje: ultrazvučno intenzivirana ekstrakcija heksanom

Sonikacija sondom, poznata i kao sonikacija ultrazvučnom sondom, metoda je koja primjenjuje ultrazvučne valove visokog intenziteta za stvaranje mjehurića akustične kavitacije u tekućem mediju. Ti mjehurići brzo kolabiraju, stvarajući intenzivna lokalizirana energetska polja te mikroturbulencije i velike smične sile u otapalu.
Zbog tih ultrazvučno stvorenih uvjeta visoke gustoće energije sonikacija sondom može intenzivirati i poboljšati proces ekstrakcije heksanom na nekoliko načina:

• Poboljšan prijenos tvari: Sonikacija poboljšava prijenos tvari između krutog uzorka i otapala. Mikroturbulencije i brz kolaps kavitacijskih mjehurića stvaraju snažne smične sile i lokalizirane promjene tlaka. Time se narušava granični sloj oko krutog uzorka, potičući oslobađanje ciljanih spojeva u otapalo, čime se poboljšava učinkovitost ekstrakcije.
• Ubrzana ekstrakcija: Sonikacija ubrzava kinetiku ekstrakcije povećanjem dodirne površine između otapala i krutog uzorka. Kavitacijski mjehurići potiču miješanje i stvaraju homogeniziranu smjesu, osiguravajući bliski dodir otapala s cijelom površinom krutog materijala, što dovodi do veće brzine ekstrakcije.
• Razaranje staničnih struktura: Pri ekstrakciji iz biljnog materijala sonikacija može razoriti stanične strukture, poput staničnih stijenki i membrana, olakšavajući oslobađanje unutarstaničnih sastojaka. To omogućuje učinkovitiju ekstrakciju lipida i drugih ciljanih spojeva koji mogu biti zatvoreni unutar stanica.
• Skraćeno vrijeme ekstrakcije: Kombinacijom povećanog prijenosa tvari i ubrzane kinetike ekstrakcije sonikacija sondom može znatno skratiti vrijeme ekstrakcije potrebno za postizanje željenog prinosa. To može biti osobito korisno pri obradi velikih volumena uzoraka ili radu s primjenama osjetljivima na vrijeme.

Zahvaljujući tim poboljšanim procesnim čimbenicima primjena ultrazvuka putem sonde može znatno poboljšati ekstrakciju heksanom. Ultrazvučna ekstrakcija heksanom može se optimizirati prema specifičnim spojevima i volumenima koji se ekstrahiraju. Intenzitet ultrazvuka (amplituda), trajanje, temperatura, tlak i postav ekstrakcije mogu se prilagoditi za postizanje optimalnih prinosa ekstrakta unutar skraćenog vremena ekstrakcije.

• Ulje algi
• Biljna ulja (sojino, laneno, ulje uljane repice, suncokretovo, ulje rižinih mekinja itd.)
• Eterična ulja
• Kariofilen
• Oleorezin vanilije iz mahuna vanilije
• Lutein iz žumanjka
• Astaksantin iz algi
• Odmašćivanje kukaca

Ultrazvučno intenzivirana Soxhletova ekstrakcija uz heksan kao otapalo

Ultrazvučno intenzivirana Soxhletova ekstrakcija proces je koji kombinira tradicionalnu Soxhletovu ekstrakciju s ultrazvučnim valovima radi poboljšanja učinkovitosti procesa ekstrakcije. Soxhletova ekstrakcija postupak je koji se uobičajeno primjenjuje u laboratorijima i za proizvodnju manjih volumena ekstrakata, poput eteričnih ulja ili određenih bioaktivnih spojeva.
Heksan je često korišteno otapalo za taj proces jer učinkovito ekstrahira lipide iz različitih izvora, uključujući ulja sjemenki, ulje algi te bioaktivne spojeve na bazi lipida. Primjena ultrazvuka razara stanične strukture i potiče ekstrakciju kruto–tekuće povećanjem prijenosa tvari i oslobađanjem spojeva u otapalo. To je zato što otapalo poput heksana može bolje prodrijeti u kruti materijal i učinkovito otapati ulja (lipide, masne kiseline). Posljedično se proces ekstrakcije ubrzava, čime se skraćuje vrijeme potrebno za ekstrakciju željenih spojeva. Osim toga, primjena ultrazvuka može smanjiti potrebnu količinu otapala, čineći taj postupak ekološki prihvatljivijom opcijom.
 

Ultrazvučna ekstrakcija omogućuje primjenu blažih, netoksičnih otapala

Primjena ultrazvuka ne samo da poboljšava ekstrakciju heksanom nego omogućuje i uporabu blažih, netoksičnih otapala poput etanola, vodenog etanola, vode ili prirodnih dubokih eutektičkih otapala (DES, NADES). Vrlo učinkovito razaranje stanica i prijenos tvari koje omogućuju ultrazvučni ekstraktori sa sondom daju izvrsne rezultate uz primjenu blažih otapala. Time ultrazvučna ekstrakcija u kombinaciji s blažim, netoksičnim, ekološki prihvatljivijim otapalima omogućuje dobivanje visokokvalitetnih ekstrakata prehrambene kvalitete, uštede troškova i ekološki prihvatljiv proces ekstrakcije.

Ultrazvučni uređaji visokih performansi za poboljšanu ekstrakciju heksanom

Hielscher Ultrasonics projektira, proizvodi i isporučuje ultrazvučne ekstraktore visokih performansi koji se mogu jednostavno integrirati u postojeća postrojenja za ekstrakciju heksanom ili Soxhletove ekstraktore. Uz isporuku, ugradnju i usluge održavanja, Hielscher savjetuje i vodi svoje kupce tijekom ispitivanja izvedivosti, optimizacije procesa i projektiranja postrojenja sve do završne ugradnje i puštanja procesa ekstrakcije u rad.
Glavne prednosti Hielscher ultrazvučnih uređaja jesu potpuna kontrola procesa, linearna skalabilnost i sposobnost svih industrijskih ultrazvučnih procesora da postižu vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200µm mogu se lako kontinuirano održavati u radu 24/7. Visoke amplitude osobito su važne pri ekstrakciji iz tvrđih staničnih struktura poput sjemenki i jezgri.
Naše tehničko osoblje i naš potpuno opremljeni procesni laboratorij pružit će vam pomoć svojim znanjem i smjernicama!

Projektiranje, proizvodnja i savjetovanje – kvaliteta proizvedena u Njemačkoj

Hielscher ultrazvučni uređaji poznati su po najvišim standardima kvalitete i dizajna. Robusnost i jednostavno rukovanje omogućuju nesmetanu integraciju naših ultrazvučnih uređaja u industrijska postrojenja. Hielscher ultrazvučni uređaji lako se nose s teškim uvjetima i zahtjevnim okruženjima.

Hielscher Ultrasonics tvrtka je s ISO certifikatom koja poseban naglasak stavlja na ultrazvučne uređaje visokih performansi s najsuvremenijom tehnologijom i jednostavnim rukovanjem. Naravno, Hielscher ultrazvučni uređaji sukladni su zahtjevima CE te ispunjavaju zahtjeve UL, CSA i RoHs.

Tablica u nastavku daje okvirni prikaz približnog kapaciteta obrade naših sonikatora: