Najučinkovitija metoda ekstrakcije za biljke

Tražite li moćnu i pouzdanu postavku za ekstrakciju za proizvodnju visokokvalitetnih botaničkih ekstrakata? Ovdje možete pronaći usporedbu uobičajenih tehnika ekstrakcije uključujući ultrazvučnu ekstrakciju, superkritičnu ekstrakciju CO2, ekstrakciju etanolom, maceraciju između ostalog i njihove prednosti, kao i nedostatke.

Botanička ekstrakcija pomoću ultrazvuka u odnosu na alternativne tehnike

Ekstrakcija biljaka može se izvesti različitim tehnikama. Međutim, na učinkovitost, prinos ekstrakta i kvalitetu uvelike utječu metoda ekstrakcije i korišteni protokol. Maceracija, superkritična CO2 ekstrakcija, perkolacija i Soxhlet ekstrakcija uobičajene su metode ekstrakcije, koje često daju nedostatne rezultate ekstrakcije.
Ekstrakcija temeljena na ultrazvuku je sofisticirana tehnika izolacije, koja nadmašuje tradicionalne metode ekstrakcije u nekoliko točaka.
Ekstrakcija temeljena na ultrazvuku pomoću ultrazvučne sonde vrlo je učinkovita metoda ekstrakcije spojeva iz biljaka i drugih materijala. U usporedbi s drugim metodama poput maceracije, ekstrakcije CO2, perkolacije i mikrovalne ekstrakcije, ekstrakcija ultrazvučnom sondom ističe se zbog nekoliko prednosti:

• Brže izvlačenje: Ekstrakcija ultrazvučnom sondom može ekstrahirati spojeve puno brže od maceracije i perkolacije. To je zato što ultrazvučni valovi stvaraju kavitacijske mjehuriće u otapalu, koji stvaraju mikroudare koji pomažu u razgradnji staničnih stijenki i bržem otpuštanju spojeva.
• Veći prinos: Ekstrakcija ultrazvučnom sondom može ekstrahirati veći prinos spojeva od maceracije, ekstrakcije CO2 i perkolacije. To je zato što ultrazvučni valovi pomažu osloboditi više ciljnih spojeva iz materijala koji se ekstrahira.
• Učinkovitije: Ekstrakcija pomoću ultrazvučne sonde učinkovitija je od maceracije, CO2 ekstrakcije, perkolacije i Soxhlet ekstraktora, jer zahtijeva manje otapala za ekstrakciju iste količine spojeva. To je zato što ultrazvučni valovi pomažu povećati topljivost ciljnih spojeva u otapalu.
• Svestranost: Ekstrakcija ultrazvučnom sondom može se koristiti za ekstrakciju širokog spektra spojeva iz različitih materijala, uključujući i hidrofilne i hidrofobne spojeve. To znači da je ultrazvuk izvrstan i za proizvodnju ekstrakata punog spektra.
• Niska cijena: Ekstrakcija ultrazvučnom sondom općenito je jeftinija od ekstrakcije CO2, perkolacije, maceracije i ekstrakcije po Soxhletu, budući da ne zahtijeva opremu pod visokim pritiskom ili vremenski intenzivan rad.
• Ekološki prihvatljivo: Ultrazvučne sonde omogućuju ekološki prihvatljivu ekstrakciju jer zahtijevaju manje otapala i energije u usporedbi s drugim metodama i proizvode manje otpada. Iako je ultrazvučna obrada kompatibilna sa svim otapalima, zbog visoke učinkovitosti ultrazvučnih uređaja, otrovna otapala uglavnom se mogu izbjeći. Etanol, vodeni etanol i voda izvrsna su otapala za ultrazvučnu botaničku ekstrakciju.

U usporedbi s tradicionalnim botaničkim tehnikama ekstrakcije, ekstrakcija ultrazvučnom sondom nudi značajne prednosti, što objašnjava široku upotrebu ultrazvučne ekstrakcije za brojne bioaktivne spojeve iz biljaka.

Ekstrakcija visokokvalitetnih ekstrakata iz biljaka

Za visokokvalitetne botaničke ekstrakte iz ne samo sirovine (biljnog materijala) bitna je, već je ključna i primijenjena tehnika ekstrakcije. Biljni ekstrakti su osjetljivi na temperaturu, što znači da se razgrađuju toplinom. Stoga je ključno odabrati netermalnu metodu ekstrakcije.
Odabir otapala za ekstrakciju još je jedan važan čimbenik koji utječe na kvalitetu ekstrakta. Otapala poput heksana, metanola, butana i drugih jakih kemikalija mogu kontaminirati ekstrakt. Iako se otapala uklanjaju nakon ekstrakcije, u konačnom ekstraktu mogu se naći tragovi toksičnih otapala. Voda, alkohol, etanol, glicerin ili biljna ulja sigurna su, netoksična otapala i odobrena od strane FDA za upotrebu.

Korak po korak protokol botaničke ekstrakcije pomoću ultrazvučne sonde

Kako se bioaktivni spojevi ekstrahiraju iz biljaka korištenjem ultrazvučne sonde? U nastavku možete pronaći upute korak po korak za ekstrakciju fitokemikalija i bioaktivnih spojeva iz biljnog materijala kao što su listovi, latice, plodno tijelo, stabljike, korijenje ili rizomi!

1. Prvo se biljni materijal melje ili nasjecka na male komadiće kako bi se povećala površina za ekstrakciju.
2. Biljni materijal se zatim miješa s otapalom (kao što je etanol ili voda) kako bi se ekstrahirali polifenoli.
3. Ultrazvučna sonda se zatim koristi za pomoć u procesu ekstrakcije primjenom ultrazvučnih valova visokog intenziteta niske frekvencije na približno. 20kHz na smjesu. To uzrokuje akustičnu kavitaciju i brzu vibraciju otapala, što potiče dezintegraciju i ometanje biljnih stanica te oslobađanje bioaktivnih tvari poput polifenola, flavonoida i vitamina.
4. Smjesa se zatim filtrira kako bi se čvrsti biljni materijal odvojio od tekućine koja sadrži ekstrahirane bioaktivne spojeve.
5. Tekućina se zatim isparava ili podvrgava daljnjoj obradi kako bi se uklonilo otapalo i koncentrirale bioaktivne molekule.
6. Konačni proizvod je bioaktivno bogat ekstrakt koji se može koristiti u raznim primjenama kao što su dodaci prehrani, funkcionalna hrana i kozmetika.

Napomena: Ovo je pregled procesa i specifični uvjeti (otapalo, omjer biljnog materijala i otapala, vrijeme ekstrakcije, snaga ultrazvučne obrade itd.) mogu varirati ovisno o biljnom izvoru i željenom sadržaju bioaktivne tvari.

Kako radi ultrazvučna ekstrakcija?

Ultrazvučna ekstrakcija temelji se na principu rada ultrazvučne akustične kavitacije i čisto je mehanički tretman. Slično mješalici s velikim smicanjem, ultrasonicator stvara samo mehaničke sile smicanja u mediju procesa. Sama ultrazvučna ekstrakcija je netermalna tehnika ekstrakcije bez kemikalija.
Što je akustična kavitacija? – Akustična ili ultrazvučna kavitacija nastaje kada se ultrazvučni valovi velike snage, niske frekvencije spoje u kašu koja se sastoji od botaničkog materijala u tekućini (otapalu). Ultrazvučni valovi velike snage spajaju se preko ultrazvučnog procesora tipa sonde u botaničku gnojnicu. Ultrazvučni valovi visoke energije putuju kroz tekućinu stvarajući naizmjenične cikluse visokog i niskog tlaka, što rezultira fenomenom akustične kavitacije. Akustična ili ultrazvučna kavitacija lokalno dovodi do ekstremnih uvjeta kao što su vrlo visoke razlike tlaka i velike sile smicanja. Kada kavitacijski mjehurići implodiraju na površini krutih tvari (kao što su čestice, biljne stanice, tkiva itd.), mikro-mlaznice i inter-čestični sudari stvaraju učinke kao što su raspad čestica, sonoporacija (perforacija staničnih stijenki i staničnih membrana) i stanica poremećaj. Dodatno, implozija kavitacijskih mjehurića u tekućem mediju stvara turbulencije i uznemirenost, što potiče prijenos mase između unutrašnjosti stanice i okolnog otapala. Ultrazvučno zračenje vrlo je učinkovit način za poboljšanje procesa prijenosa mase, budući da ultrazvučna obrada rezultira kavitacijom i s njom povezanim mehanizmima kao što su mikrokretanje tekućim mlazovima, kompresija i dekompresija u materijalu s naknadnim prekidom staničnih stijenki.
Ovisno o sirovini, proces ultrazvučne ekstrakcije može zahtijevati visoke intenzitete, npr. za razbijanje krutih biljnih stanica ili materijala s velikom količinom celuloze. Ultrasonicators tipa sonde mogu generirati vrlo visoke amplitude, što je neophodno za stvaranje jake kavitacije. Hielscher Ultrasonic proizvodi ultrazvučne ekstraktore visokih performansi, koji mogu lako stvoriti amplitude od 200 µm u neprekidnom radu 24/7. Za još veće amplitude, Hielscher nudi određene sonotrode visoke amplitude (sonde).
Ultrazvučni reaktori pod tlakom i protočne ćelije koriste se za pojačavanje kavitacije. S povećanjem tlaka, kavitacija i kavitacijske sile smicanja postaju destruktivnije i time poboljšavaju učinke ultrazvučne ekstrakcije.

Ekstrahirajte fitokemikalije i bioaktivne spojeve sonikacijom

Ultrazvučna ekstrakcija koristi se za oslobađanje i izolaciju širokog spektra bioaktivnih spojeva (tzv. fitokemikalija) iz biljaka.
Popis u nastavku daje mali pregled ultrazvučno ekstrahiranih fitokemikalija:

• CBD i drugi kanabinoidi iz kanabisa i konoplje
• terpeni
• đumbir
• ružmarin
• Kapsaicin iz čilija
• Kofein iz zrna kave
• Astaksantin iz algi
• Alicin iz češnjaka
• Katehini (EGEC) iz čaja
• Elagitanini iz nara
• Ayurvedski biljni ekstrakti
• Nikotin iz duhana
• esencijalna ulja
• Fitokemikalije iz koprive
• Pektini iz kore citrusnog voća
• Polifenoli iz kore manga
• Taraxacin i Taraxasterol iz maslačka

Otapala za ultrazvučnu ekstrakciju

Ultrazvučna ekstrakcija je kompatibilna s gotovo svim otapalima. Najčešće se za ekstrakciju bioaktivnih spojeva iz biljaka koriste etanol, voda, mješavina etanol/voda, glicerin i biljna ulja jer se ta otapala smatraju sigurnima za konzumaciju i laka su za upotrebu.
Pročitajte više o otapalima koja se koriste za ultrazvučnu ekstrakciju!

Prednosti ultrazvučne ekstrakcije etanola

Etanol je jedno od najčešće korištenih otapala s ultrazvučnom ekstrakcijom zbog svoje sigurnosti (odobren od strane FDA za konzumaciju), njegove učinkovitosti i širokog raspona solventnosti. Ultrazvučna ekstrakcija etanolom nadmašuje druga otapala i druge tehnologije ekstrakcije s ekonomičnošću, linearnom skalabilnošću, jednostavnošću i sigurnošću.
Vrhunska učinkovitost etanola kao otapala povezana je s njegovim kemijskim sastavom ugljikovodičnog repa i jedne hidroksilne skupine. Ovakav kemijski sastav omogućuje etanolu otapanje i ekstrakciju vrlo širokog spektra tvari, od polifenola, flavonoida, terpena, kanabinoida i lipida (ulja).
Na primjer, ultrazvučna ekstrakcija kanabinoida etanolom ne zahtijeva zimovanje (deparafinizaciju), korak koji je potreban s drugim metodama ekstrakcije kao što je CO2 ekstrakcija za uklanjanje voskova.

Ekstrakcija etanolom pokazuje različite učinke ovisno o temperaturi etanola. Zagrijani etanol često se koristi za proizvodnju ekstrakata punog spektra, koji su cijenjeni zbog svog efekta okruženja. S druge strane, ledeno hladan etanol se po mogućnosti koristi za proizvodnju biljnih destilata ili destilata kanabisa. Ekstrakcija u ledeno hladnom etanolu ne zahtijeva naknadnu filtraciju. Budući da je ultrazvučna ekstrakcija netermički tretman, može se koristiti s vrućim/toplim ili ohlađenim/ledeno hladnim etanolom. Ultrazvučni reaktori s plaštom pomažu u održavanju željene temperature obrade tijekom obrade. Digitalna kontrola i pametni softver ultrazvučnog uređaja nadzire temperaturu obrade putem temperaturnih senzora koji se mogu priključiti i može se programirati da zaustavi ili pauzira tretman ekstrakcije kada temperatura medija izađe iz određenog raspona.

Kupite najučinkovitiju ultrazvučnu opremu za ekstrakciju!

Visokoučinkoviti sustavi ekstrakcije Hielscher Ultrasonics dostupni su u bilo kojoj mjeri, od malih laboratorija, pilot skale srednje veličine do potpuno industrijske proizvodnje od nekoliko tona na sat. Ovisno o propusnosti, Hielscher ultrazvučni ekstraktori mogu se koristiti u šaržnom ili kontinuiranom inline načinu rada. Izbor otapala ovisi o vama, jer se Hielscher ultrasonicators mogu koristiti u kombinaciji s bilo kojim otapalom. Svi uređaji za ultrazvučnu ekstrakciju jednostavni su i sigurni za rukovanje. U skladu s vašim sirovinama, procesnim kapacitetima i ciljem proizvodnje, Hielscher vam nudi najprikladniji ultrazvučni uređaj.
Procesi ultrazvučne ekstrakcije pod utjecajem su sirovine, otapala i protoka. Različiti dodaci kao što su sonotrode (sonde) različitih veličina i oblika, rogovi za pojačavanje, protočne ćelije s različitim volumenima i geometrijama, senzori temperature i tlaka koji se mogu priključiti i mnogi drugi uređaji dostupni su za sastavljanje idealne ultrazvučne postavke za vaš proces ekstrakcije.
Kontrola procesa ključna je za postizanje ponovljivog rezultata. Stoga su svi digitalni modeli opremljeni inteligentnim softverom koji vam omogućuje podešavanje, nadzor i reviziju parametara ekstrakcije. Zbog precizne kontrole nad amplitudom, vremenom sonikacije i radnim ciklusima, mogu se postići optimalni rezultati procesa kao što su vrhunski prinos i najviša kvaliteta ekstrakta. Automatsko bilježenje podataka procesa ultrazvuka temelj je za standardizaciju procesa i obnovljivost/ponovljivost, koji su potrebni za dobru proizvodnu praksu (GMP).

Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:

Literatura / Reference