Ultrasonication nadmašuje druge metode ekstrakcije brzinom
Brz postupak ultrazvučne ekstrakcije i iz toga proizašla ušteda vremena u proizvodnji ekstrakta jedna su od mnogih prednosti ultrazvučne ekstrakcije bioaktivnih spojeva iz biljaka. Ultrazvučna ekstrakcija je znanstveno uspoređena s alternativnim tehnikama ekstrakcije kao što je superkritična CO2 ekstrakcija, maceracija, toplinski refluks, Soxhlet ili mikrovalna ekstrakcija, a rezultati istraživanja dokazuju značajnu prednost ultrazvučne obrade u pogledu brzine ekstrakcije i prinosa.
Ultrasonication kao brzi postupak ekstrakcije
Ultrazvučna ekstrakcija bioaktivnih spojeva dobro je poznata po svojim visokim prinosima, visokokvalitetnim ekstraktima, kratkom vremenu ekstrakcije, niskoj potrošnji energije i sposobnosti rada s vrlo blagim otapalima. Svi ti čimbenici pridonose izvanrednoj ukupnoj učinkovitosti ultrazvučne ekstrakcije bioaktivnih sastojaka iz biljnih materijala.
U nastavku možete pronaći izbor izvješća o znanstvenim istraživanjima u kojima ultrazvučna ekstrakcija (također ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom / UAE) uspoređeni su s drugim tehnikama ekstrakcije kao što su maceracija, Soxhlet, toplinski refluks, superkritični CO2, i mikrovalna ekstrakcija.
Ultrasonicator UP400St za ekstrakciju botanike velikom brzinom u šaržnom načinu rada
| Primjena ekstrakcije | Vrijeme ultrazvučne ekstrakcije | Vrijeme alternativne metode ekstrakcije | Dodatne informacije | Izvor |
|---|---|---|---|---|
| Ekstrakcija antocijana iz bobica mirte | 5 minuta | 15 min mikrovalna pećnica |
ultrazvuk UP200S | Gonzalez i dr., 2019 |
| Boldo ostaviti ekstrakciju | 5-30 min | 15-90 min maceracija |
Ultrazvučni uređaj UIP1000hdT „Možemo vidjeti da je od 5 do 30 minuta sonikacije prinos ekvivalentan prinosu konvencionalne maceracije od 15 do 90 minuta: UAE potrebna je trećina vremena za ekstrakciju topljivog materijala iz lišća u konvencionalnoj maceraciji.“ |
Petigny i sur., 2013 |
| Ekstrakcija ukupnih fenola i flavonoida iz kadulje | 11 min | 30 min konvencionalna ekstrakcija mućkalicom vodene kupelji na 60ºC |
Ultrazvučni ekstraktori UP100H, UP400S |
Dent i sur., 2015 |
| Ekstrakcija polifenola iz lista masline | 21 min | 60 min konvencionalna ekstrakcija toplinskim refluksom |
Ultrazvučni uređaj UP400S | Dobrinčić i sur., 2020 |
| Ekstrakcija bioaktivnih fenola iz lišća Malva sylvestris | 49 min 48°C pri 110W |
5 h ekstrakcija uz miješanje pri 150 okretaja u minuti |
ultrazvuk UP200S HPLC analiza otkrila je da se koncentracija bioaktivnih fenola značajno povećala (p≺0,05) ispod optimalne UAE Uvjeti. |
Bimakr i sur., 2017 |
| Ekstrakcija lipida iz sjemena zimske dinje (Benincasa hispida). | ~36 min | Superkritična ekstrakcija ugljičnog dioksida u kombinaciji s tehnikom promjene tlaka (SCE-PST) (~50 min), superkritični CO2 (~97 min), i konvencionalna Soxhlet ekstrakcija (~360 min) | Usporedba superkritičnog ugljičnog dioksida (sCO2), ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom (UAE), superkritična ekstrakcija ugljičnog dioksida u kombinaciji s tehnikom promjene tlaka (SCE-PST) i Soxhlet ekstrakcija pokazuje da je UAE najučinkovitija i najbrža tehnika ekstrakcije. | Bimakr i sur. (2015) |
Usporedba superkritičnog ugljičnog dioksida (sCO2), ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom (UAE), superkritična ekstrakcija ugljičnog dioksida u kombinaciji s tehnikom promjene tlaka (SCE-PST) i Soxhletova ekstrakcija to pokazuje UAE je najučinkovitija i najbrža tehnika ekstrakcije.
- Visoka učinkovitost ekstrakcije
- Vrhunski prinosi ekstrakcije
- brz proces
- Niske temperature
- Pogodno za ekstrakciju termolabilnih spojeva
- Kompatibilan s bilo kojim otapalom
- Niska potrošnja energije
- Tehnika zelene ekstrakcije
- Jednostavan i siguran rad
- Niski investicijski i operativni troškovi
- Rad 24/7 pod teškim uvjetima
Ultrazvučni ekstraktori visokih performansi za ekspresnu izolaciju spojeva
Hielscherova najsuvremenija ultrazvučna oprema omogućuje brzu ekstrakciju visokokvalitetnih biomolekula iz biljaka. Potpuna kontrola nad procesnim parametrima kao što su amplituda, temperatura, tlak i unos energije omogućuju najučinkovitije i najblaže uvjete ekstrakcije koji proizvode neoštećene, visoko bioaktivne ekstrakte. Optimiziranje parametara ultrazvučne ekstrakcije kao što su veličina čestica sirovog materijala, vrsta otapala, omjer krutine i otapala i vrijeme ekstrakcije mogu se optimizirati za najveću učinkovitost i najbolje ukupne rezultate. Budući da je ultrazvučna ekstrakcija metoda netermalne ekstrakcije, toplinska degradacija bioaktivnih sastojaka može se izbjeći što rezultira vrhunskom kvalitetom ekstrakta.
Sve u svemu, prednosti kao što su visoki prinos, kratko vrijeme ekstrakcije, niska temperatura ekstrakcije i smanjeni zahtjevi za otapalima čine sonikaciju preferiranom metodom ekstrakcije.
Ultrazvuk nadmašuje mikrovalnu u ekstrakciji antocijana iz bobica mirte. Sonikacija je tri puta brža od mikrovalne ekstrakcije.
Usporedba ultrazvučne i konvencionalne mućkalice s vodenom kupelji pokazuje značajno smanjeno vrijeme ekstrakcije ukupnih fenola i flavonoida iz kadulje kada se koristi ultrazvučna ekstrakcija. Ultrazvučna ekstrakcija zahtijeva samo jednu trećinu vremena ekstrakcije s mućkalicom vodene kupelji.
Ultrazvučna ekstrakcija: osnovana u laboratoriju i industriji
Ultrazvučna ekstrakcija naširoko se primjenjuje za ekstrakciju bilo koje vrste bioaktivnih spojeva iz biljaka, gljivica, algi, bakterija i stanica sisavaca. Ultrazvučna ekstrakcija je uspostavljena kao jednostavna, isplativa i visoko učinkovita koja nadmašuje druge tradicionalne tehnike ekstrakcije većim prinosima ekstrakcije i kraćim trajanjem obrade.
S lako dostupnim laboratorijskim, stolnim i potpuno industrijskim ultrazvučnim sustavima, ultrazvučna ekstrakcija je danas dobro uspostavljena i pouzdana tehnologija. Hielscher ultrazvučni ekstraktori instalirani su diljem svijeta u industrijskim pogonima za proizvodnju bioaktivnih spojeva prehrambene i farmaceutske kvalitete.
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| 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!
Hielscher Ultrasonics proizvodi visokoučinkovite ultrazvučne homogenizatore za aplikacije miješanja, disperziju, emulzifikaciju i ekstrakciju u laboratorijskim, pilotskim i industrijskim razmjerima.
Literatura / Reference
- Bimakr, Mandana; Ganjloo, Ali; Zarringhalami, Soheila; Ansarian, Elham (2017): Ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from Malva sylvestris leaves and its comparison with agitated bed extraction technique. Food Science and Biotechnology 26(6); 2017.
- 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.
- Bimakr, Mandana; Abdul Rahman, Russly; Ganjloo, Ali; Taip, Farah; Mohd Adzahan, Noranizan; Sarker, Md Zaidul (2016): Characterization of Valuable Compounds from Winter Melon (Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.) Seeds Using Supercritical Carbon Dioxide Extraction Combined with Pressure Swing Technique. Food and Bioprocess Technology 9, 2016. 396-406.
- Bimakr, Mandana, Russly Abdul Rahman, Farah Saleena Taip, Noranizan Mohd Adzahan, Md. Zaidul Islam Sarker, Ali Ganjloo (2012): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Crude Oil from Winter Melon (Benincasa hispida) Seed Using Response Surface Methodology and Evaluation of Its Antioxidant Activity, Total Phenolic Content and Fatty Acid Composition. Molecules 17, No. 10, 2012 11748-11762.
- González de Peredo; Ana V., Vázquez-Espinosa, Mercedes; Espada-Bellido, Estrella; Ferreiro-González, Marta; Amores-Arrocha, Antonio; Palma, Miguel; Barbero, Gerardo; Jiménez-Cantizano, Ana (2019): Alternative Ultrasound-Assisted Method for the Extraction of the Bioactive Compounds Present in Myrtle (Myrtus communis L.). Molecules. 2019 Mar 2;24(5):882.
- Dent, Maja; Verica, Dragović-Uzelac; Garofulić, Ivona; Bosiljkov, Tomislav; Ježek, Damir; Brncic, Mladen (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chemical and Biochemical Engineering Quarterly 29 (3), 2015.
- Dobrinčić, Ana; Maja Repajić, Ivona E. Garofulić, Lucija Tuđen, Verica Dragović-Uzelac; Branka Levaj (2020): Comparison of Different Extraction Methods for the Recovery of Olive Leaves Polyphenols. Processes 8, no. 9, 2020.
Činjenice koje vrijedi znati
Princip rada ultrazvučne ekstrakcije
Ultrazvučna ekstrakcija široko je korištena metoda za izolaciju i odvajanje bioaktivnih komponenti iz biljnog materijala. Budući da je ultrazvučna obrada kompatibilna s bilo kojom vrstom otapala, postupak ultrazvučne ekstrakcije može biti optimalno dizajniran s obzirom na bioaktivne spojeve (tj. ciljane spojeve), njihov polaritet, topljivost, osjetljivost na toplinu i druge čimbenike. Prilagođavanjem procesa ultrazvuka posebno određenom spoju ili različitim spojevima, može se odabrati najidealnija postavka kako bi se dobio ekstrakt izvanredno visoke kvalitete.
Ultrazvučni valovi spojeni u tekućinu ili kašu stvaraju intenzivne vibracije i akustičnu kavitaciju. Akustična tzv. ultrazvučna kavitacija određena je lokalnim ekstremno visokim razlikama tlaka, silama smicanja i mlazovima tekućine. Te sile razbijaju stanične stijenke, ometaju biljne stanice i intenziviraju prijenos mase između unutrašnjosti stanice i otapala. Time se bioaktivni sastojci učinkovito otpuštaju u okolno otapalo, odakle se ciljne molekule mogu lako izolirati i pročistiti (npr. isparavanjem u rotoru, destilacijom vodenom parom ili HPLC).
Ultrazvučna ekstrakcija iz biljnih stanica: mikroskopski poprečni presjek (TS) prikazuje mehanizam djelovanja tijekom ultrazvučne ekstrakcije iz stanica (povećanje 2000x)
[izvor: Vilkhu et al. 2011.]
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorija do industrijska veličina.