Ekstrakcija superkritičnim fluidima poboljšana ultrazvukom visoke snage
Ultrazvučna ekstrakcija samostalno ili u kombinaciji s alternativnim metodama ekstrakcije kao što su ekstrakcija otapalom ili ekstrakcija ekstraktorima sa superkritičnim CO2 uspješno se koristi za ekstrakciju cijelog spektra kanabinoida iz biljke kanabisa (konoplje i marihuane). U marihuani je glavni kanabinoidni sastojak Δ9-tetrahydro-cannabinol (Δ9-THC) sa svojim dobro poznatim psihotropnim učincima. Drugi važni kanabinoidi s manjom psihotropnom aktivnošću ili bez nje mogu se naći i u konoplji i u marihuani, a uključuju kanabidiolnu kiselinu (CBDA), kanabidiol (CBD), kanabigerol (CBG), kanabikromen (CBC), kanabinol (CBN) i kanabiciklol (CBL), zajedno s drugim srodnim C19 homolozima.
Ultrazvučno poboljšana superkritična CO2 ekstrakcija
Kombinacija ultrazvuka visoke snage i ekstraktora sa superkritičnim fluidima (SFE) vrlo je učinkovita i čista metoda za ubrzavanje i poboljšavanje procesa prijenosa mase. Prijenos mase između sirovine (npr. biljnog materijala kao što su listovi, cvjetovi, pupoljci itd.) i otapala (npr. superkritičnog CO2) ograničavajući je čimbenik tijekom procesa ekstrakcije. Zbog ograničenog prijenosa mase smanjuje se učinkovitost ekstrakcije. Kako bi se nadoknadila nedostatna učinkovitost, mora se ili produljiti vrijeme ekstrakcije ili prihvatiti manji prinos ekstrakcije.
Ultrazvučna obrada visoke snage dobro je dokazana tehnologija za intenziviranje sporih reakcija poboljšavanjem prijenosa mase između dviju faza. Intenzivnim vibracijama, smičnim silama i turbulentnim miješanjem ultrazvuk visoke snage znatno povećava brzinu kojom se sirovina za ekstrakciju izlaže otapalu. Time se postižu veći prinosi ekstrakcije i skraćuje vrijeme ekstrakcije. Ultrazvučna obrada povećava učinkovitost ekstrakcije bilo koje vrste ekstraktora sa superkritičnim fluidima:
- povećanjem prinosa
- skraćivanjem vremena ekstrakcije
- smanjenjem potrebnog tlaka
- poboljšavanjem ukupnog proizvodnog kapaciteta
UIP2000hdT ultrazvučni ekstraktor može se prirubnicom spojiti na superkritične CO
Ultrazvučno poboljšanje prijenosa mase u procesima ekstrakcije superkritičnim CO2 može se jednostavno ostvariti ugradnjom ultrazvučne sonde visokih performansi, kao što je Cascatrode, u ekstraktor sa superkritičnim fluidom. Sonde Hielscher Ultrasonics (poznate i kao ultrazvučni rogovi ili sonotrode) mogu se spojiti standardnim prirubničkim brtvenim spojem i kompatibilne su sa spojnicama swedge lock. To omogućuje jednostavnu i sigurnu ugradnju i rad. Budući da su svi Hielscher ultrazvučni uređaji poznati po svojoj robusnosti i kontinuiranim performansama, jednom ugrađeni sustav zahtijeva malo održavanja.
Hielscher ultrazvučni uređaji i sonde dostupni su za
- ekstraktore sa superkritičnim fluidima malog mjerila / laboratorijske ekstraktore
- poluindustrijsko mjerilo
- industrijsko mjerilo
Ultrazvučni ekstraktor ugrađen u sustav sa superkritičnim CO2 radi poboljšanja prijenosa mase. Time se povećava prinos ekstrakcije te smanjuju vrijeme i temperatura ekstrakcije.
slika i istraživanje: Hu i sur. 2007
Studija slučaja ultrazvučno poboljšane superkritične CO2 ekstrakcije
Ekstrakcija đumbira: Balachandran i sur. (2006) istraživali su učinkovitost ultrazvučno potpomognute ekstrakcije superkritičnim CO2 koristeći Hielscher ultrazvučni uređaj UIP500hdT. Proučavali su utjecaj ultrazvuka na superkritičnu ekstrakciju koristeći liofilizirani đumbir. „Prinos spojeva koji đumbiru daju ljutinu znatno se povećava pod utjecajem ultrazvuka, uz poboljšanja do 30% pri kraju razdoblja ekstrakcije.” (Balachandran i sur. 2006)
Pročitajte više o ultrazvučnoj ekstrakciji đumbira!
FESEM snimke čestica đumbira. (A) Pokusi bez sonikacije, (B) pokusi sa sonikacijom pomoću uređaja UIP500hdT .
Slika i istraživanje: Balachandran i sur. 2006
- intenzivirati prijenos mase tijekom SFE-a
- povećati prinose ekstrakata
- ubrzati SFE ekstrakciju
- lako podnositi visoke tlakove
- obrađivati različite sirovine
- se naknadno ugraditi u postojeće SFE sustave
- se fleksibilno ugraditi
- se precizno kontrolirati
- se daljinski kontrolirati
- se sigurno koristiti
Ultrazvučni ekstraktori visoke snage za ekstrakciju superkritičnim fluidima
Hielscher ultrazvučni uređaji mogu se jednostavno ugraditi u bilo koji standardni superkritični CO2 ekstraktor radi poboljšanja prijenosa mase, a time i povećanja prinosa ekstrakcije.
Ultrazvučne sonde tipa CascatrodeTM posebno su prikladne za ugradnju u CO2 ekstraktor jer Hielscher cascatrodes imaju veliku površinu koja stvara snažnu kavitaciju u velikim spremnicima CO2 ekstrakcijskih sustava te stoga mogu lako obrađivati velike volumene. Robusni i pouzdani industrijski ultrazvučni procesori Hielscher Ultrasonics mogu postići vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200µm mogu se lako kontinuirano održavati u radu 24/7. Za još više amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Pouzdan kontinuirani rad pri visokim amplitudama, kao i robusnost i mali zahtjevi za održavanjem Hielscher ultrazvučnih ekstraktora, čine ih idealnom opremom za ugradnju u istraživačke i razvojne te komercijalne superkritične / subkritične CO2 ekstraktore.
- kontinuirano visoke performanse
- rad 24/7/365
- precizna kontrola procesa
- robusnost
- mali zahtjevi za održavanjem
- sigurno i jednostavno rukovanje
- daljinsko upravljanje putem preglednika
Tablica u nastavku daje okvirni pregled približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200St, UP400St |
| 0,1 do 8L | 0,2 do 2L/min | UIP500hdT |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | veći | skup uređaja UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Literatura / reference
- S. Balachandran, S.E. Kentish, R. Mawson, M. Ashokkumar (2006): Ultrasonic enhancement of the supercritical extraction from ginger. Ultrasonics Sonochemistry
Volume 13, Issue 6, Sept. 2006. 471-479. - Yanxiang Gao, Bence Nagy, Xuan Liu, Béla Simándi, Qi Wang (2009): Supercritical CO2 extraction of lutein esters from marigold (Tagetes erecta L.) enhanced by ultrasound. The Journal of Supercritical Fluids. Volume 49, Issue 3, 2009. 345-350.
- E. Riera, A. Blanco, J. García, J. Benedito, A. Mulet, J. A. Gallego-Juárez, M. Blasco (2010): High-power ultrasonic system for the enhancement of mass transfer in supercritical CO2 extraction processes. Ultrasonics, 50, 2010, 306-309.
- Ai-jun Hu, Shuna Zhao, Hanhua Liang, Tai-qiu Qiu, Guohua Chen (2007): Ultrasound assisted supercritical fluid extraction of oil and coixenolide from adlay seed. Ultrasonics Sonochemistry Volume 14, Issue 2, Feb. 2007. 219-224.
Ultrazvuk visokih performansi! Asortiman proizvoda tvrtke Hielscher obuhvaća cijeli spektar, od kompaktnog laboratorijskog ultrazvučnog uređaja preko stolnih uređaja do potpuno industrijskih ultrazvučnih sustava.