Strategije za veće prinose u botaničkoj ekstrakciji
Kako bi se proizveli ekstrakti vrhunske kvalitete iz biljaka s visokom učinkovitošću, tj. visoki prinosi ekstrakata vrhunske kvalitete u kratkom vremenu ekstrakcije, potrebna je tehnika ekstrakcije visokih performansi. Ultrazvučna ekstrakcija je tehnika koja intenzivira proces, koja omogućuje korištenje širokog spektra sirovina i proizvodi visoke prinose vrhunskih ekstrakata na brz i ekonomičan način.
Vrhunski botanički ekstrakti s moćnim ultrazvukom
Kada se ekstrahira određeni bioaktivni spoj ili bioaktivna frakcija iz botaničke biljke, različiti čimbenici utječu na proces ekstrakcije. Osim tehnologije ekstrakcije (npr. ultrazvučna ekstrakcija), polaritet otapala, sirovina i njegova prethodna obrada, omjer krutina/tekućina (tj. omjer biljne tvari/otapala), vrijeme ekstrakcije i temperatura važni su čimbenici procesa koji moraju pažljivo razmotriti. Ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija (UAE) omogućuje idealne uvjete obrade, koje karakteriziraju blagost i visoka učinkovitost istovremeno. Slobodan izbor blagih otapala ili ekstrakcije hladnom vodom, niske temperature i kratko vrijeme obrade pretvaraju ultrazvučnu ekstrakciju u vrhunsku tehniku ekstrakcije, koja sprječava toplinsku ili kemijsku degradaciju bioaktivnih molekula. Nadalje, UAE može osloboditi cjelokupnu raspoloživu količinu bioaktivnih molekula iz biljne sirovine. To je razlog zašto je ultrazvuk najraširenija tehnologija ekstrakcije za proizvodnju ekstrakata visoke potencije.
Što čini ultrazvučnu ekstrakciju superiornom?
Ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija (UAE) vrlo je učinkovita tehnika ekstrakcije koja se temelji na čistim mehaničkim silama. Ultrazvučnu ili akustičnu kavitaciju karakteriziraju intenzivne sile smicanja kao i lokalne razlike visokih temperatura i tlaka. Ove vrlo intenzivne kavitacijske sile uzrokuju takozvanu sonoporaciju, što je stvaranje novih i proširenje postojećih pora u staničnoj membrani, kao i poremećaj strukture biljnih stanica. Ultrazvučno pojačan tok otapala ui iz unutrašnjosti ćelije doprinosi brzom i potpunom oslobađanju biljnih tvari. Koristeći isključivo mehaničke sile, UAE ne mijenja botaničke molekule putem kemikalija ili intenzivne toplinske obrade i na taj način sprječava kemijske ili toplinski izazvane promjene bioaktivnih tvari koje se nalaze u biljnim proizvodima. Kao rezultat, ultrazvučna ekstrakcija proizvodi visokokvalitetne ekstrakte punog spektra koji nude pune učinke kombiniranih botaničkih tvari, poznate kao tzv. Entourage efekt.
Ultrazvučna ekstrakcija: blaga netermalna, ali vrlo učinkovita tehnika za visoke prinose ekstrakata vrhunske kvalitete.
Usporedba ultrazvučne ekstrakcije s drugim tehnikama
Ultrazvučna ekstrakcija široko je korištena tehnika za oslobađanje i izolaciju bioaktivnih spojeva poput antioksidansa, polifenola, polisaharida, proteina, lipida, kanabinoida i drugih fitokemikalija iz biljnog materijala. Sonikacija je poželjna metoda zbog brojnih prednosti kao što su visoki/potpuni prinosi ekstrakcije, brza, netermalna obrada, kompatibilnost s gotovo svim otapalima (npr. voda, etanol, metanol, izopropanol, biljna ulja, glicerin itd.), jednostavna i sigurna rad, malo održavanja između mnogih drugih.
Tablica u nastavku uspoređuje ultrazvučnu ekstrakciju s drugim konvencionalnim metodama ekstrakcije naglašavajući prednosti UAE.
ultrazvučna ekstrakcija | maceracija | CO2 Izvlačenje | Soxhlet | Cijeđenje | |
---|---|---|---|---|---|
otapalo | kompatibilan s gotovo svim otapalima | voda, vodena i nevodena otapala | CO2 | voda, vodena i nevodena otapala | organska otapala |
temperatura | netermalna ekstrakcija, precizna kontrola temperature |
ambijentalni | pod toplinom | sobna temperatura, povremeno se zagrijava |
iznad kritičnog temperatura 31°C |
pritisak | oboje, atmosferski ili moguć povišeni tlak |
atmosferski | atmosferski | atmosferski | vrlo visoki pritisci (iznad kritičnog tlaka od 74 bara) |
vrijeme procesiranja | Rapid | vrlo sporo | usporiti | vrlo sporo | Umjereno |
Količina otapala | nizak, visoko čvrsto opterećenje biljnog materijala u otapalu, posebno kada je protočna ćelija koristi se postava |
velika | Umjereno | velika | velike količine Superkritični CO2 |
Polaritet prirodnog ekstrakta | ovisno o otapalu; izdvajati nepolarne i polarne spojevi, dvostupanjska ekstrakcija preporuča se korištenje dva otapala |
ovisno o otapalu | ovisno o otapalu | ovisno o otapalu | ovisno o pritisku (pod višim pritiscima polarniji) |
Fleksibilnost / Skalabilnost | za skupnu i inline ekstrakciju, linearna skalabilnost |
samo skupna ekstrakcija, ograničena skalabilnost |
samo skupna ekstrakcija, ograničena skalabilnost |
samo skupna ekstrakcija, ograničena skalabilnost |
samo skupna ekstrakcija, ograničena linearna skalabilnost, vrlo skupo |
Zašto je ultrazvučna ekstrakcija tako učinkovita?
Mehanizam intenziviranja ekstrakcije snažnog ultrazvuka uglavnom se pripisuje fenomenu akustične kavitacije. Ultrazvučna kavitacija uzrokuje sudare između čestica botaničke biomase, što rezultira interpartikularnim frakcioniranjem i smanjenjem veličine čestica. Kada se kavitacijski mjehurići skupe na površini krutih tvari povrća, erozija i sonoporacija dodatno povećavaju površinu čestica. Time pojačan prijenos mase olakšava otpuštanje molekula kao što su proteini, lipidi, šećeri, vitamini, antioksidansi, fitokemikalije i dijetalna vlakna. Ultrazvučno generirane sile smicanja poboljšavaju prodiranje otapala u stanični matriks botaničke tvari i poboljšavaju propusnost staničnih membrana. Ovi mehanizmi snage ultrazvuka odgovorni su za značajno intenziviranje procesa postignuto kada se ultrazvuk primjenjuje za botaničku ekstrakciju.
- visoki prinosi
- ekstrakti vrhunske kvalitete
- vrlo učinkovit, brz proces
- niski operativni troškovi
- ponovljivi rezultati
- linearna skalabilnost
- jednostavan & siguran rad
- robusnost
Dobijte tehničke informacije o Hielscher ultrazvučnim ekstraktorima i njihovim prednostima!
Hielscher Ultrasonics dizajnira, proizvodi i distribuira visokoučinkovite ultrazvučne ekstraktore za šaržnu i kontinuiranu obradu u bilo kojem proizvodnom opsegu. Osim najviših tehničkih standarda i izvanredne robusnosti i rada 24/7/365 za visoko učinkovit rad, Hielscher ultrasonicators su jednostavni i pouzdani za rukovanje. Visoka učinkovitost, pametni softver, intuitivni izbornik, automatsko protokoliranje podataka i daljinsko upravljanje preglednikom samo su neke značajke koje Hielscher ekstraktore razlikuju od druge opreme za ekstrakciju.
Prednosti Hielscher ultrazvučnih ekstraktora
Učinkovitost
- veći prinosi
- Brzi proces ekstrakcije – kroz nekoliko minuta
- Ekstrakti visoke kvalitete – blaga, netermalna ekstrakcija
- Zelena otapala (voda, etanol, glicerin, biljna ulja itd.)
Jednostavnost
- Utikač’ igrati – Postavite i trenirajte u roku od nekoliko sati
- Visoka propusnost – Za proizvodnju ekstrakta velikih razmjera
- Serijski ili kontinuirani inline rad
- Jednostavno postavljanje – Podržava više napona i samo priključak za četiri crijeva
- Pokretno
- Linearno povećavanje – dodajte još jedan ultrazvučni sustav paralelno za povećanje kapaciteta
- Daljinski nadzor i upravljanje – putem računala, pametnog telefona ili tableta
- Nije potreban nadzor procesa – Postavite i pokrenite
- Visoki učinak – dizajniran za kontinuiranu proizvodnju 24/7
- Robusnost i malo održavanja
- visoka kvaliteta – dizajniran i izgrađen u Njemačkoj
- Brzo punjenje i pražnjenje između serija
- lako se čisti
Sigurnost
- Jednostavan i siguran za pokretanje
- Ekstrakcija na bazi otapala ili bez otapala (voda, etanol, biljna ulja, glicerin itd.)
- Nema visokih tlakova i temperatura
- Dostupni sustavi otporni na eksploziju s ATEX certifikatom
- Jednostavno upravljanje (također putem daljinskog upravljača)
Otapala za ultrazvučnu ekstrakciju
Odaberite idealno otapalo za svoj proces ekstrakcije: voda, mješavina vode i alkohola, izopropil alkohol, heksan, etanol, metanol, butan, biljna ulja, glicerin,
netoksična otapala kao i sva druga standardna otapala su kompatibilna s ultrazvučnom ekstrakcijom.
Ultrazvučna ekstrakcija hladnom vodom: Iako je voda tehnički otapalo, takozvano univerzalno otapalo, ekstrakcija na bazi vode općenito se smatra ekstrakcijom bez otapala. Ultrazvučna ekstrakcija bez otapala ne zahtijeva strane tvari. Talog vode i biljnog materijala se sonicira kako bi se razbile stanične stijenke biljke tako da se bioaktivne molekule ispuštaju u vodu (otapalo). Sonikacija je čista mehanička metoda koja kemijski ne mijenja sirovinu i ekstrakt. Stoga je ultrazvučna ekstrakcija poželjna tehnika za proizvodnju visokokvalitetnih botaničkih ekstrakata.
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih ekstraktora (šaržna i protočna obrada):
Volumen serije | Protok | Preporučeni uređaji |
---|---|---|
1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
10 do 100l | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
na | 10 do 100L/min | UIP16000 |
na | veći | klaster od UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Literatura / Reference
- 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.
- Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extraction and characterization of proteins from banana (Musa Sapientum L) flower and evaluation of antimicrobial activities. J Food Sci Technol (February 2018) 55(2):658–666.
- Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
- V. Lobo, A. Patil,A. Phatak, N. Chandra (2010): Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacognosy Reviews 2010 Jul-Dec; 4(8): 118–126.