Visokoučinkovita ekstrakcija vodom uz ultrazvuk velike snage

Ekstrakcija biljnih spojeva vodom (npr. ekstrakcija hladnom ili vrućom vodom, ekstrakcija vodom pod tlakom i ekstrakcija subkritičnom vodom) može se učinkovito poboljšati sonikacijom. Ekstrakcija vodom potpomognuta ultrazvukom ne samo da daje veće prinose i skraćuje vrijeme obrade nego također omogućuje manju potrošnju energije, blaže uvjete ekstrakcije i visokokvalitetne ekstrakte u usporedbi s konvencionalnim tehnikama ekstrakcije. Ultrazvučna ekstrakcija vodom uspješno se primjenjuje za ekstrakciju brojnih spojeva biljnog podrijetla, uključujući alkaloide, flavonoide, glikozide, fenolne spojeve i polisaharide.

Ultrazvučna ekstrakcija bioaktivnih spojeva vodom

Voda je najpolarnije otapalo, što je čini izvrsnim otapalom za polarne spojeve. Zbog svoje netoksičnosti i ekološke prihvatljivosti voda bi bila idealno otapalo za svaki biljni ekstrakt. Međutim, manje polarne i nepolarne komponente slabo se otapaju u vodi ili se uopće ne otapaju. Osim toga, bez poticanja prijenosa tvari proces ekstrakcije u vodi bio bi iznimno spor, a time i neekonomičan. Ultrazvuk visokog intenziteta i niske frekvencije vrlo je učinkovita tehnika ekstrakcije koja omogućuje intenzivno miješanje i prijenos tvari. Stoga je ultrazvučna ekstrakcija dobro poznata po znatnim prednostima u odnosu na konvencionalne metode ekstrakcije. Te prednosti uključuju veće prinose, brzu obradu, brzu izmjenu šarži te kontinuiranu ekstrakciju u proizvodnoj liniji, uporabu zelenih otapala, blage uvjete ekstrakcije koji čuvaju spojeve u ekstraktu, sigurnost rada i jednostavno povećanje kapaciteta obrade za komercijalnu proizvodnju. (usp. Zabot i sur., 2021)

Ekstrakcija vrućom vodom poboljšana sonikacijom

Parametri koji određuju ekstrakciju biljnih tvari tijekom ekstrakcije vodom jesu temperatura, vrijeme, tlak i površina biljnog materijala. Ekstrakt dobiven vrućom vodom može se pripremiti u relativno kratkom vremenu zahvaljujući visokoj temperaturi vode.
Rješenje: Prinos i brzina ekstrakcije mogu se znatno povećati primjenom ultrazvučnog miješanja. Sama vruća voda ima samo ograničenu sposobnost razaranja staničnih struktura, a visoke temperature često oštećuju ili uništavaju termolabilne spojeve, zbog čega se smanjuje kvaliteta ekstrakta. Kada se ultrazvučna ekstrakcija kombinira s ekstrakcijom vrućom vodom, temperatura se može drastično sniziti (npr. sa 100°C na 50°C), čime se sprječava toplinska razgradnja ekstrahiranih biljnih sastojaka, povećava ukupni prinos i štedi energija. Ultrazvučna kavitacija načelo je na kojem se temelji pojava ultrazvučne ekstrakcije. Ultrazvučna (ili akustična) kavitacija djeluje isključivo mehaničkim silama koje razaraju stanične stijenke, oslobađaju ciljane spojeve i poboljšavaju prijenos tvari između unutrašnjosti stanice i vode (otapala). Stoga ultrazvučna ekstrakcija vodom daje izvrsne rezultate ekstrakcije.

Ekstrakcija hladnom vodom poboljšana sonikacijom

Ekstrakcija hladnom vodom (infuzija hladnom vodom) znatno je neučinkovitija jer se izbjegava uporaba vruće vode. Hladna voda ili voda sobne temperature ne ekstrahira biljne spojeve osobito dobro jer hladna voda vrlo sporo prodire u biljni materijal, a prijenos tvari gotovo je zanemariv. Prednost ekstrakcije hladnom vodom leži u izbjegavanju bilo kakvog porasta temperature, čime se sprječava toplinska razgradnja spojeva osjetljivih na toplinu. Međutim, vrlo slaba dinamika ekstrakcije čini konvencionalnu ekstrakciju hladnom vodom nepraktičnom za komercijalnu proizvodnju. Zato se infuzija hladnom vodom zbog svoje sporosti i neučinkovitosti primjenjuje gotovo isključivo u eksperimentalnoj fazi.
Rješenje: Uvođenjem ultrazvučne obrade u ekstrakciju hladnom vodom lako se mogu prevladati sporost i neučinkovitost namakanja u hladnoj vodi. Ultrazvučno intenzivirana ekstrakcija hladnom vodom omogućuje održavanje niskih temperatura ekstrakcije uz istodobno unošenje intenzivnih smičnih sila u medij kruto–tekuće. Djelovanjem mehanizma ultrazvučne ekstrakcije otvaraju se stanične stijenke, a biljni spojevi brzo se oslobađaju u vodu. Ultrazvučna ekstrakcija i infuzija hladnom vodom pretvaraju namakanje u hladnoj vodi u vrlo učinkovit postupak kojim se u kratkom vremenu ekstrakcije postižu visoki prinosi i visokokvalitetni ekstrakti.

Ekstrakcija vodom pod tlakom u kombinaciji s ultrazvučnom obradom

Ultrazvučnu ekstrakciju karakterizira mikromiješanje koje vibracijama potiče veću difuziju otapala u česticu te iz unutrašnjosti čestice prema površini, čime se intenzivira prijenos mase. Osim toga, ultrazvučna obrada smanjuje veličinu čestica staničnog materijala, što poboljšava učinke ultrazvučno potpomognute ekstrakcije tekućinom pod tlakom. Manje čestice veličine približno 0,68 mm daju veće prinose od većih čestica (približno 1,05 mm) jer veća površina omogućuje znatno veći prijenos mase, a time i bolje prinose ekstrakcije. (usp. Zabot i sur., 2021)

Učinkovita ekstrakcija hladnom vodom pod tlakom uz ultrazvuk visoke snage

Pod visokim tlakom olakšava se prodiranje hladne vode u biljna tkiva, a fitokemikalije topljive u vodi otapaju se bez izazivanja toplinske razgradnje. Metoda ekstrakcije hladnom vodom pod visokim tlakom može se kombinirati s ultrazvukom radi poboljšane izolacije polarnih i nepolarnih biljnih sastojaka. Voda je kao netoksično, jeftino i ekološki prihvatljivo otapalo privlačna alternativa organskom otapalu, osobito kada je riječ o proizvodnji hrane, terapijskih pripravaka i dodataka prehrani biljnog podrijetla.
Za ultrazvučno intenziviranu ekstrakciju hladnom vodom pod tlakom ultrazvučna sonda (sonotroda) ugrađuje se u ekstrakcijski spremnik ili protočnu ćeliju. Spremnik ili protočna ćelija obično se stavljaju pod tlak između 5 i 100 barg, ovisno o ciljanim spojevima ekstrakta. Hielscher Ultrasonics isporučuje čak i prilagođene industrijske ultrazvučne reaktore i protočne ćelije koji se mogu staviti pod tlak do 300barg, što omogućuje postavljanje optimalnog tlaka vašeg postupka ekstrakcije.
 

Ekstrakcija superkritičnom vodom poboljšana sonikacijom

Ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija potkritičnom vodom još je jedna sinergijska tehnika u kojoj ultrazvuk velike snage poboljšava prijenos mase između krute i tekuće faze. Ekstrakcija potkritičnom vodom (SWE) – poznata i kao ekstrakcija vrućom vodom pod tlakom ili ekstrakcija pregrijanom vodom – rjeđe je korištena tehnika za ekstrakciju biljnih spojeva manje polarnosti. Pri ekstrakciji potkritičnom vodom kao otapalo koristi se voda u natkritičnom stanju.
Što je potkritična voda i zašto je dobro otapalo za ekstrakciju manje polarnih biljnih spojeva? „Voda ima mnoga termodinamička svojstva na koja temperatura i tlak snažno utječu. Ovisno o uvjetima, mogu se promijeniti njezino agregatno stanje (kruto, tekuće ili plinovito), toplinsko ponašanje, gustoća ili viskoznost. Povećanjem temperature i tlaka iznad točke poznate kao kritična točka (definirana pri 221 bar i 374 °C), voda može prijeći u natkritično stanje. U potkritičnim uvjetima, koji odgovaraju temperaturama između 100°C i kritične temperature (374°C) te tlaku između 1 bar i kritičnog tlaka (221 bar) radi sprječavanja isparavanja, polarnost vode smanjuje se; time voda postaje bolje otapalo za ekstrakciju različitih organskih bioaktivnih spojeva.” (Li i Chemat, 2019)
Kada se ultrazvuk kombinira s ekstrakcijom potkritičnom vodom, učinkovitost ekstrakcije može se poboljšati povećanjem prinosa ekstrakta i skraćivanjem vremena ekstrakcije. Za optimalne rezultate tlak u zatvorenom šaržnom reaktoru pod tlakom ili reaktoru s protočnom ćelijom trebao bi dosegnuti najmanje dvostruku vrijednost tlaka vodene pare. (Tablicu tlaka vodene pare možete pronaći na kraju ove stranice.)
Huang i sur. (2010) istraživali su učinke ultrazvuka niske frekvencije i velike snage na ekstrakciju u kombinaciji s ekstrakcijom potkritičnom vodom. U tu je svrhu ultrazvučna sonda uvedena u kotao uređaja za ekstrakciju potkritičnom vodom radi ekstrakcije hlapljivog ulja iz biljke Lithospermum erythrorhizon. Rezultati su pokazali da je učinak poboljšanja potpomognutog ultrazvukom pri 20 KHz bio bolji nego pri 36 KHz te da se povećavao s izlaznom snagom (od 0 do 250 W). Prinos ekstrakcije potkritičnom vodom povećao se s 1,87% na 2,39% zahvaljujući ultrazvučnim oscilacijama (250 W, 20 KHz) pri temperaturi od 160°C i tlaku od 5 MPa tijekom 25-minutnog postupka ekstrakcije. Sonikacija bi mogla poboljšati ne samo prinos ekstrakcije nego i brzinu ekstrakcije, čime se štedi vrijeme.
Ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija potkritičnom vodom može se provoditi pri nižim tlakovima (npr. 5barg) nego konvencionalna ekstrakcija potkritičnom vodom (npr. 10MPa), čime se smanjuju troškovi energije i postupak ekstrakcije čini sigurnijim.

Prednosti ultrazvučne ekstrakcije biljnih spojeva

I znanstvena istraživanja i industrijska primjena pokazuju da je ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija pouzdana tehnika jednostavna za rukovanje, koja ne zahtijeva tehničko predznanje ni intenzivnu obuku. Vrlo visoka učinkovitost ekstrakcije, visoki prinosi, niski operativni troškovi, kao i niski investicijski troškovi (osobito u usporedbi s drugim tehnikama kao što su ekstraktori s CO₂ ) i niski troškovi energije glavne su prednosti ultrazvučnih ekstraktora sa sondom.
Dodatne prednosti koje tehnologiju ultrazvučne ekstrakcije čine preferiranom metodom jesu visokokvalitetni ekstrakti zahvaljujući niskim temperaturama ekstrakcije, pouzdani rezultati (ponovljivost / obnovljivost), potpuno linearno povećanje kapaciteta do bilo koje razine proizvodnje te mali zahtjevi za održavanjem.
„Ostale prednosti povezane s primjenom ultrazvučne ekstrakcije sondom jesu jednostavno rukovanje ekstraktom, brza provedba, odsutnost ostataka, visok prinos, ekološka prihvatljivost, poboljšana kvaliteta i sprječavanje razgradnje ekstrakta.”
(usp. Chemat i Khan, 2011)

Postav za ekstrakciju radi izolacije biljnih spojeva: Ultrazvučni uređaj sa sondom UP400St, vakuumski filtar Büchi i rotacijski isparivač za ekstrakciju fitokemikalija.

Ultrazvučni uređaji visokih performansi za ekstrakciju vodom

Ekstraktori tvrtke Hielscher Ultrasonics dobro su etablirani u području ekstrakcije biljnih spojeva, bez obzira na upotrijebljeno otapalo. Proizvođači ekstrakata – kako manji proizvođači ekskluzivnih ekstrakata za specijalizirana tržišta tako i veliki proizvođači za masovnu proizvodnju – u širokom asortimanu opreme tvrtke Hielscher pronalaze idealnu opremu za ultrazvučnu ekstrakciju koja odgovara njihovim proizvodnim zahtjevima. Sustavi za šaržne i kontinuirane linijske procese lako su dostupni i mogu se isporučiti sa zalihe. Budući da je prikladna za rad s bilo kojim otapalom, ultrazvučna ekstrakcija može se fleksibilno primjenjivati za ekstrakciju bilo kojeg biljnog materijala. Upotreba vode kao otapala omogućuje proizvodnju ekološki certificiranih ekstrakata bez upotrebe vrlo skupog „ekološkog” etanola. (Naravno, za proizvodnju ekološkog vodenog ekstrakta biljni materijal mora biti ekološki uzgojen).

Visokoučinkovita ekstrakcija uz Hielscher Ultrasonics

Hielscher ultrazvučni ekstraktori učinkovito razaraju biljne stanice, povećavaju površinu biljnog materijala za prodiranje otapala te poboljšavaju prijenos mase radi oslobađanja fitokemikalija (sekundarnih metabolita). Osmišljeni za jednostavnu upotrebu, Hielscher ekstraktori brzo se instaliraju te omogućuju sigurno i intuitivno rukovanje.

Ispunjavanje najviših standarda kvalitete – projektirano i proizvedeno u Njemačkoj

Napredan hardver i pametan softver Hielscher ultrazvučnih uređaja osmišljeni su kako bi zajamčili pouzdane rezultate ultrazvučne ekstrakcije iz vaših biljnih sirovina, uz reproducibilne rezultate te jednostavno i sigurno rukovanje. Robusnost, pouzdanost, rad 24/7 pod punim opterećenjem i jednostavno rukovanje iz perspektive radnika dodatni su čimbenici kvalitete koji Hielscher ultrazvučne uređaje čine poželjnima.
Ekstraktori tvrtke Hielscher Ultrasonics upotrebljavaju se diljem svijeta za visokokvalitetnu ekstrakciju fitokemikalija. Hielscher ultrazvučni ekstraktori, koji dokazano daju visokokvalitetne biljne spojeve, ne upotrebljavaju se samo kod manjih obrtnih proizvođača specijalnih i ekskluzivnih ekstrakata, nego ponajviše u industrijskoj proizvodnji široko komercijalno dostupnih ekstrakata, dodataka prehrani i terapijskih pripravaka. Zahvaljujući robusnom hardveru i pametnom softveru, Hielscher ultrazvučnim procesorima lako se rukuje i njihov se rad lako nadzire.

Automatsko bilježenje podataka

Kako bi se ispunili proizvodni standardi za hranu, dodatke prehrani i terapijske proizvode, proizvodni procesi moraju se detaljno nadzirati i bilježiti. Digitalni ultrazvučni uređaji tvrtke Hielscher Ultrasonics imaju funkciju automatskog bilježenja podataka. Zahvaljujući toj pametnoj funkciji, svi važni procesni parametri, poput ultrazvučne energije (ukupne i neto energije), temperature, tlaka i vremena, automatski se pohranjuju na ugrađenu SD karticu čim se uređaj uključi. Nadzor procesa i bilježenje podataka važni su za kontinuiranu standardizaciju procesa i kvalitetu proizvoda. Pristupom automatski zabilježenim procesnim podacima možete pregledati prethodne postupke sonikacije i procijeniti rezultate.
Još jedna funkcija koja olakšava upotrebu jest daljinsko upravljanje našim digitalnim ultrazvučnim sustavima putem preglednika. Daljinskim upravljanjem putem preglednika možete s bilo kojeg mjesta pokretati, zaustavljati, podešavati i nadzirati svoj ultrazvučni procesor.
Želite saznati više o prednostima ultrazvučne ekstrakcije biljnog materijala vodom? Obratite nam se odmah kako bismo razgovarali o vašem postupku proizvodnje biljnih ekstrakata! Naše iskusno osoblje rado će vam pružiti više informacija o ultrazvučnoj ekstrakciji, našim ultrazvučnim sustavima i cijenama!

Tablica u nastavku daje vam uvid u približan kapacitet obrade naših ultrazvučnih uređaja:

Tehničke informacije o ultrazvučnoj ekstrakciji vodom

Konvencionalne metode ekstrakcije poput maceracije, infuzije, perkolacije, dekokcije, ekstrakcije uz refluks, destilacije vodenom parom, sublimacije i prešanja uobičajeno se primjenjuju za ekstrakciju ljekovitih spojeva iz biljaka. Nedostaci tih metoda uključuju dugotrajnost postupka, nisku čistoću i nisku učinkovitost.

Procesni parametri koji utječu na ultrazvučnu ekstrakciju

Ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija poznata je po svojim jedinstvenim značajkama i prednostima, koje sonikaciju čine nadmoćnom tehnikom ekstrakcije u usporedbi s konvencionalnim metodama ekstrakcije biljnih spojeva. Velika prednost ultrazvučno potpomognute ekstrakcije leži u preciznoj prilagodljivosti čimbenika ultrazvučne obrade (poput amplitude, vremena, temperature i tlaka), što omogućuje optimalno podešavanje ultrazvučnog procesa prema ciljnom spoju. Svaki biljni materijal ima idealne parametre ekstrakcije pri kojima se postižu najveći prinos, najbolja kvaliteta i najveća brzina ekstrakcije. Proces ultrazvučne ekstrakcije omogućuje savršenu prilagodbu tim optimalnim uvjetima ekstrakcije.

Amplituda ultrazvuka

Amplituda je vibracijski pomak ultrazvučne sonde (sonotrode). Što je amplituda veća, to su vibracije i kavitacija u sonikiranoj tekućini intenzivnije. Hielscher Ultrasonics specijaliziran je za ultrazvučne uređaje visokih performansi sa sondom, koji mogu osigurati precizno podesive amplitude. Prilagođene sonde koje mogu postići amplitude do 200µm pri neprekidnom radu 24/7 dostupne su sa zalihe. Za još veće amplitude također se mogu lako proizvesti prilagođene ultrazvučne sonotrode.
Amplituda je jedan od najvažnijih parametara – ako ne i najvažniji – za učinkovitu ekstrakciju iz biljaka. Visoke amplitude stvaraju sile potrebne za razaranje staničnih stijenki i oslobađanje unutarstaničnog materijala. Time ultrazvučna obrada visokih performansi postaje toliko učinkovita u ekstrakciji iz biljaka.

Vrijeme / trajanje ultrazvučne obrade

Ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija obično je mnogo kraća od tradicionalnih metoda jer sonikacija oslobađa biljne spojeve pri znatno većim brzinama ekstrakcije. Ultrazvučna obrada omogućuje kraće postupke ekstrakcije, čime se ekstrahirani spojevi štite od prekomjerne obrade. Kraća obrada zahvaljujući ultrazvuku znači veći kapacitet obrade i višu kvalitetu ekstrakta.

Pulsna ultrazvučna obrada

Ultrazvučno pulsiranje način je obrade pri kojem se ultrazvučna obrada prekida definiranim ciklusima stanke (npr. radni ciklus od 50%: 30 sec. UKLJUČENO, 30 sec. ISKLJUČENO; radni ciklus od 100%: kontinuirana sonikacija bez stanki) Radni ciklus ultrazvuka (poznat i kao pulsni način rada ili ciklusi ultrazvučnog pulsiranja) odnosi se na postotak vremena tijekom kojeg se ultrazvuk prenosi u medij (trajanje impulsa) unutar jednog perioda pulsiranja. Primjerice, način rada s radnim ciklusom od 50% značio bi 30 sec. UKLJUČENO, 30 sec. ISKLJUČENO. Tijekom stanke radnog ciklusa sonikirana se tekućina na određeno vrijeme (npr. 30 sec.) vraća u neporemećeno stanje, što pogoduje odvođenju topline radi održavanja ciljne temperature obrade. Radni ciklus sonikacije manje je važan za učinkovitost ekstrakcije, ali se upotrebljava za održavanje određene procesne temperature.

Hidrostatski tlak

Tlak je još jedan vrlo važan parametar ultrazvučnih procesa. Primjena hidrostatskog tlaka na sonikirani medij utječe na intenzitet kavitacije. Pri povišenom tlaku intenzitet ultrazvučne (akustične) kavitacije se povećava. Hielscher Ultrasonics nudi različite vrste ultrazvučnih šaržnih reaktora i protočnih ćelija koji se mogu staviti pod tlak radi intenzivnijih učinaka sonikacije.

Temperatura ekstrakcije

Kao i svaka mehanička obrada, ultrazvučna obrada uzrokuje porast temperature, što je u skladu s 2. zakonom termodinamike. Ipak, ultrazvučna obrada netoplinska je tehnika obrade jer se postupci potpomognuti ultrazvukom temelje na isključivo mehaničkim silama (koje se nazivaju i sonomehaničkim silama). Temperatura ekstrakcije tijekom ultrazvučne ekstrakcije može se učinkovito kontrolirati i održavati unutar određenog odabranog temperaturnog raspona. Svi digitalni ultrazvučni procesori Hielscher opremljeni su priključivim temperaturnim senzorom i pametnim softverom u kojem se može postaviti određeni temperaturni raspon za proces. Kad god temperatura prijeđe granice tog raspona, ultrazvučni uređaj pauzira dok se temperatura ponovno ne vrati u odabrani raspon, a zatim automatski nastavlja postupak sonikacije. Ta pametna značajka ultrazvučnih uređaja Hielscher omogućuje precizno kontroliran proces sonikacije i idealne rezultate.
Budući da se temperatura ekstrakcije može razlikovati ovisno o biljnom spoju i biljci, temperatura je važan čimbenik koji se ne smije zanemariti tijekom optimizacije ultrazvučnog procesa. Primjerice, utvrđeno je da je 80°C idealno za postizanje maksimalnog prinosa flavonoida iz biljke Sophora flavescens, dok su najbolji rezultati ekstrakcije arabinoksilana iz pšeničnih mekinja dobiveni pri 50°C.

Upotrijebite bilo koje otapalo za ultrazvučnu ekstrakciju

Različiti biljni spojevi imaju različitu polarnost, što utječe na njihovu topljivost u različitim otapalima. Primjerice, saponini i polisaharidi polarniji su i stoga pokazuju dobru topljivost u vodi jer je voda izrazito polarna. S druge strane, fenolni spojevi poput antocijanina i klorogenske kiseline prilično su nepolarni te se stoga bolje otapaju u manje polarnom otapalu poput etanola. Stoga otapalo treba odabrati u skladu s topljivošću ciljnih spojeva kako bi se postigla visoka učinkovitost ekstrakcije. Primjerice, voda je dobro otapalo za ekstrakciju polarnih spojeva poput psilocibina iz gljiva, kao i oligosaharida, glikozida i flavonoida, dok je smjesa etanola i vode s koncentracijom etanola od 60% (v/v) prikladna za ultrazvučno potpomognutu ekstrakciju, primjerice, apigenina, baikalina i luteolina.
Pročitajte više o otapalima, polarnosti otapala i najprikladnijim otapalima za ultrazvučnu ekstrakciju!

Voda kao otapalo za ekstrakciju

Voda je najpolarnije otapalo i prikladna je za ekstrakciju širokog raspona polarnih spojeva. Njezine glavne prednosti uključuju sposobnost otapanja širokog raspona tvari. Osim toga, jeftina je, netoksična, sigurna i nezapaljiva. Njezini nedostaci uključuju izraženu selektivnost prema polarnim spojevima zbog visoke polarnosti. Zbog njezina visokog vrelišta od 100°C, koncentriranje ekstrakta (npr. destilacijom ili rotacijskim isparavanjem) zahtijeva veliku količinu energije. Nadalje, voda je podložna rastu bakterija i plijesni.

Ultrazvučna frekvencija

Ultrazvučna frekvencija od oko 20kHz pokazala se najsnažnijom i najučinkovitijom za ekstrakciju biljnih spojeva. Ultrazvučna frekvencija utječe na učinkovitost ultrazvučno potpomognute ekstrakcije ljekovitih spojeva iz biljaka. Općenito, niska ultrazvučna frekvencija (tj. približno 20kHz) stvara intenzivniju kavitaciju (sonomehaničke učinke), što rezultira većom učinkovitošću postupka ekstrakcije.

Biljni materijal

Biljni materijali mogu se znatno razlikovati po strukturi i krutosti svojih stanica. Ovisno o sastavu stanične stijenke, koja može sadržavati celulozu, hemiceluloze, lignin, pektinske polisaharide, proteine, fenolne i necelulozne spojeve te vodu, stanične stijenke mogu biti čvrste ili meke. Različite vrste i dijelovi biljaka sadrže različite vrste i količine tih sastavnica stanične stijenke. Zato svaka vrsta biljke zahtijeva specifične parametre obrade za optimalne rezultate ekstrakcije.
Budući da se intenzitet može precizno prilagoditi, Hielscher ultrazvučni ekstraktori mogu pouzdano razarati meke i tvrde stanične stijenke. Meke stanične stijenke mogu zahtijevati manje intenzivnu sonikaciju, dok čvrste stanične strukture imaju koristi od intenzivnije obrade.
Sirovina za ekstrakciju biljnih spojeva može biti svježe ubrana (vlažna) ili osušena. Ultrazvučna ekstrakcija prikladna je i za svježe/vlažne i za osušene biljke. Veličina čestica biljne krute tvari još je jedan važan čimbenik: velika površina (tj. mala veličina čestica) povoljna je jer pruža veliku kontaktnu površinu za smične sile nastale ultrazvučnom kavitacijom, što rezultira većom učinkovitošću. Stoga se biljni materijal macerira ili melje na male komade (pribl. 3–5mm).

Zašto je ultrazvučna ekstrakcija najbolja metoda?

Učinkovitost

• Veći prinosi
• Brz postupak ekstrakcije – u roku od nekoliko minuta
• Visokokvalitetni ekstrakti – blaga, netoplinska ekstrakcija
• Zelena otapala (voda, etanol, glicerol, biljna ulja, NADES itd.)

Jednostavnost

• Priključi i koristi – postavljanje i rad u roku od nekoliko minuta
• Velik kapacitet obrade – za proizvodnju ekstrakata u velikim razmjerima
• Šaržni ili kontinuirani rad u protočnom sustavu
• Jednostavna instalacija i puštanje u rad
• Prenosivost / Pokretljivost – prenosivi uređaji ili uređaji na kotačima
• Linearno povećanje proizvodnog opsega – paralelno dodajte još jedan ultrazvučni sustav za povećanje kapaciteta
• Daljinski nadzor i upravljanje – putem računala, pametnog telefona ili tableta
• Nije potreban nadzor procesa – postavite i pokrenite
• Visoke performanse – projektirano za kontinuiranu proizvodnju 24/7
• Robusnost i mali zahtjevi za održavanjem
• Visoka kvaliteta – projektirano i proizvedeno u Njemačkoj
• Brzo punjenje i pražnjenje između šarži
• Jednostavno čišćenje

Sigurnost

• Jednostavan i siguran rad
• Ekstrakcija bez otapala ili s otapalima (voda, etanol, biljna ulja, glicerol itd.)
• Bez visokih tlakova i temperatura
• Dostupni su sustavi u protueksplozijskoj izvedbi s certifikatom ATEX
• Jednostavno upravljanje (i putem daljinskog upravljanja)

Literatura / Reference

• Ping-ping Huang, Ri-fu Yang, Tai-qiu Qiu, Wei Zhang & Chun-mei Li (2010): Ultrasound-Enhanced Subcritical Water Extraction of Volatile Oil from Lithospermum erythrorhizon. Separation Science and Technology, 45:10, 1433-1439.
• Zabot, G. L., Viganó, J., & Silva, E. K. (2021): Low-Frequency Ultrasound Coupled with High-Pressure Technologies: Impact of Hybridized Techniques on the Recovery of Phytochemical Compounds. Molecules, 26(17), 2021. 5117.
• Li, Ying; Chemat, Farid (2019): Plant Based “Green Chemistry 2.0”: Moving from Evolutionary to Revolutionary. Springer Science 2019.
• Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
• Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
• Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk (2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.