Ultrazvučna Soxhlet ekstrakcija
Ultrazvuk poboljšava konvencionalnu Soxhlet ekstrakciju. Ultrazvučno potpomognuta Soxhlet, također poznata kao Sono-Soxhlet, ekstrakcija dovodi do većih prinosa i kraćih vremena ekstrakcije. Sonikatori tipa Hielscher sonde mogu se lako integrirati u bilo koji klasični Soxhlet ekstraktor.
Ekstrakcija po Soxhletu pomoću ultrazvuka
Soxhlet ekstrakcija je često korištena metoda ekstrakcije kruto-tekuće koja se koristi u sintetskom ili analitičkom laboratoriju i potrebna je kada željeni spoj pokazuje samo ograničenu topljivost u otapalu, a nečistoća je netopljiva u tom otapalu. Ukratko, princip rada Soxhlet ekstrakcije može se opisati kao refluks temeljen na otapalu.
Ultrazvuk je uspješno integriran u Soxhlet ekstrakciju kako bi se povećao prinos i skratilo trajanje. Kada je ekstrakcija po Soxhletu završena, otapalo se uklanja (npr. korištenjem rotacijskog isparivača).
Problemi s konvencionalnom Soxhlet ekstrakcijom:
Tradicionalna Soxhlet ekstrakcija ima velike nedostatke zbog dugog trajanja ekstrakcije i velike količine upotrijebljenog otapala. Nadalje, konvencionalnom Soxhlet ekstraktoru nedostaje miješanje. Za ubrzanje procesa ekstrakcije potrebno je miješanje. Budući da konvencionalni Soxhlet ekstraktori koriste velike količine otapala, naknadno isparavanje i koncentriranje zahtijevaju puno energije. Na kvalitetu ekstrakta često negativno utječe dugo vrijeme zadržavanja ekstrahiranih spojeva u grijanoj žarulji Soxhlet ekstrakcijskog sustava. Termo-labilni ciljni spojevi se razgrađuju jer je materijal tijekom dugog trajanja ekstrakcije izložen toplini vrelišta otapala.
Sono-Soxhlet postavka pomoću sonikatora UP200Ht za poboljšane rezultate ekstrakcije
Rješenje: Ultrazvučna Soxhlet ekstrakcija
Snažan ultrazvuk povećava prijenos mase između uzorka i otapala. Zbog toga je potrebno manje otapala. Trajanje ekstrakcije je drastično skraćeno tako da ekstrakti nisu izloženi dugotrajnom izlaganju toplini. Time se izbjegava ili barem značajno smanjuje neželjena toplinska razgradnja ekstrakta.
Ultrazvuk se može jednostavno integrirati u Soxhlet ekstrakciju – bilo uvođenjem ultrazvučnog roga (sonde, sonotrode) u Soxhletovu komoru ili sonikacijom Soxhletove komore neizravno kroz stijenku posude. Ultrazvučna Soxhlet ekstrakcija – poznat i kao Sono-Soxhlet – rezultira većim prinosima unutar kraćeg vremena ekstrakcije pod blažim uvjetima ekstrakcije.
Industrijske postavke Sono-Soxhlet i Sono-Clevenger s Sonikator UIP1000hdT
“Ultrasonication kao metoda ekstrakcije je učinkovita tehnika u usporedbi s metodama refluksa za ekstrakciju organskih tvari u tragovima iz tla i sedimenata. Dokazano je da ultrazvučne tehnike ekstrakcije stvaraju usporedive ili čak veće količine (Song et al., 2002.) ugljikovodika od drugih tehnika ekstrakcije […]. Ovisno o vrsti onečišćenja i matrice, sonikacija može imati prednost bržeg vremena ekstrakcije. Optimizacija parametara ultrazvučne ekstrakcije, uključujući vrstu otapala ili sastav otapala, vrijeme ekstrakcije, opterećenje uzorka i sadržaj vode potrebni su mnogo puta za učinkovitije i ponovljive ekstrakcije (Berset et al., 1999). Tehnike ultrazvučne obrade obično pružaju relativno jeftinu metodu, koristeći male količine organskog otapala bez potrebe za složenim staklenim posuđem i instrumentima.”
[Oluseyi et al. 2011.]
Prednosti Sono-Soxhlet ekstrakcije
Sono-Soxhlet ekstrakcija je varijanta tradicionalne Soxhlet tehnike ekstrakcije koja uključuje ultrazvuk visokog intenziteta za poboljšanje procesa ekstrakcije. Sono-Soxhlet tehnika nudi nekoliko prednosti, potkrijepljenih znanstvenim istraživanjima i studijama, koje uključuju:
- Povećana učinkovitost ekstrakcije: Sono-Soxhlet ekstrakcija povećava učinkovitost ekstrakcije razbijanjem staničnih stijenki biljnih materijala ili drugih matrica uzoraka. Akustična kavitacija koju stvaraju intenzivni ultrazvučni valovi poboljšava prijenos mase i pojačava prodiranje otapala u uzorak, čime se povećava prinos ekstrahiranih spojeva.
- Smanjeno vrijeme ekstrakcije: Sono-Soxhlet ekstrakcija značajno skraćuje vrijeme ekstrakcije u usporedbi s konvencionalnom Soxhlet ekstrakcijom. Budući da ultrazvuk potiče brži prijenos mase i difuziju, ekstrakcija analita i botaničkih spojeva zahtijeva samo kratak tretman. Kraće trajanje ekstrakcije znači i veće kapacitete protoka.
- Manja potrošnja otapala: Kombinacija Soxhlet i ultrazvučne ekstrakcije rezultira smanjenom potrošnjom otapala. To ne samo da pridonosi uštedi troškova, već i smanjuje utjecaj na okoliš.
- Svestranost primjene: Sono-Soxhlet ekstrakcija je svestrana i može se primijeniti na širok raspon matrica uzoraka, uključujući biljne materijale, prehrambene proizvode, polimere i uzorke iz okoliša. Njegova prilagodljivost čini ga vrijednim alatom u raznim znanstvenim područjima, poput fitokemije, kemije i analize okoliša.
- Zelena kemija: Sono-Soxhlet ekstrakcija usklađena je s načelima zelene kemije smanjenjem otpada i potrošnje energije. Njegova učinkovitost i smanjena upotreba otapala doprinose ekološki prihvatljivijim procesima ekstrakcije.
Ovi korisni aspekti Sono-Soxhlet ekstrakcije doprinose poboljšanoj učinkovitosti procesa, vremenskoj i energetskoj učinkovitosti, kao i ekološkoj prihvatljivosti. Glavne prednosti Sono-Soxhlet ekstrakcije temelje se na povećanoj učinkovitosti ekstrakcije, smanjenom vremenu obrade, manjoj potrošnji otapala, svestranosti i doprinosu zelenoj kemiji.
Iskoristite ultrazvučno poboljšanu Soxhlet ekstrakciju i kontaktirajte nas za više informacija!
Soxhletov aparat sa Sonikator UP200Ht
Kontaktirajte nas!? Pitajte nas!
Literatura? Reference
- Djenni, Zoubida; Pingret, Daniella; Mason, Timothy J.; Chemat, Farid (2012): Sono–Soxhlet: In Situ Ultrasound-Assisted Extraction of Food Products. Food Analytical Methods. 2012.
- Luque-García, J.L.; Luque de Castro, M.D. (2004): Ultrasound-assisted Soxhlet extraction: an expeditive approach for solid sample treatment. Application to the extraction of total fat from oleaginous seeds. Journal of Chromatography A 1034, 2004. 237–242.
- Léa Vernès, Maryline Vian, Farid Chemat (2020): Chapter 12 – Ultrasound and Microwave as Green Tools for Solid-Liquid Extraction. Editor(s): Colin F. Poole, In Handbooks in Separation Science, Liquid-Phase Extraction, Elsevier, 2020. 355-374.
- Sueli Rodrigues, Fabiano A.N. Fernandes (2017): Chapter 14 – Extraction Processes Assisted by Ultrasound, In: Editor(s): Daniela Bermudez-Aguirre: Ultrasound: Advances for Food Processing and Preservation. Academic Press, 2017. 351-368.
- Oluseyi, T.; Olayinka, K.; Alo, B.; Smith, R. M. (2011): Comparison of extraction and clean-up techniques for the determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in contaminated soil samples. African Journal of Environmental Science and Technology Vol. 5/7, 2011. 482-493.
- Pngret, Danielle; Chemat, Farid; Cravotto, Giancarlo (2012): Ultrasound Combined with Conventional and Innovative Techniques for Extraction of Natural Products. Oral Communication – 13th Meeting of the European Society of Sonochemistry July 01–05, 2012, Lviv – Ukraine. 2012.
- Wang, L.; Weller, C. L. (2006): Recent advances in extraction of nutraceuticals from plants. Trends in Food Science & Technology 17, 2006. 300–312.
Činjenice koje vrijedi znati
Ultrazvučni homogenizatori uspješno se koriste za potrebe ekstrakcije u laboratorijima i za industrijsku proizvodnju, npr. u farmaceutskoj i prehrambenoj industriji te za biološka istraživanja & analysis. The broad product range of Hielscher’s ultrasonic devices allows to assemble an optimal process setup – ispunjavanje zahtjeva procesa za visoku kvalitetu i učinak.
ultrazvučni uređaj UP200St s adapterom za tikvicu za integraciju u Soxhlet aparat
Za detaljan vodič za ekstrakciju Soxhlet (engleski), kliknite: Vodič za Soxhlet ekstrakciju za akademske i profesionalne domene – Hielscher Ultrasonics (Njemačka)