Ultrahangos Soxhlet-extrakció

Az ultrahang javítja a hagyományos Soxhlet-extrakciót. Az ultrahanggal segített Soxhlet-extrakció, más néven Sono-Soxhlet-extrakció, nagyobb hozamot és rövidebb extrakciós időt eredményez. A Hielscher szondás ultrahangos készülékei könnyen beépíthetők bármely hagyományos Soxhlet-extrakciós berendezésbe.

Soxhlet-extrakció ultrahangos kezeléssel

A Soxhlet-extrakció a szintetikus vagy analitikai laboratóriumokban gyakran alkalmazott szilárd–folyadék extrakciós módszer, amelyre akkor van szükség, ha a kívánt vegyület csak korlátozottan oldódik egy adott oldószerben, a szennyeződés pedig nem oldódik abban. Röviden, a Soxhlet-extrakció működési elve oldószeres refluxként írható le.
Az ultrahangot sikeresen alkalmazzák a Soxhlet-extrakció során a hozam növelésére és az időtartam csökkentésére. A Soxhlet-extrakció befejezése után az oldószert eltávolítják (például rotációs bepárlóval).

A hagyományos Soxhlet-extrakció problémái:

A hagyományos Soxhlet-extrakciónak jelentős hátrányai vannak a hosszú extrakciós idő és a felhasznált oldószer nagy mennyisége miatt. Ezenkívül a hagyományos Soxhlet-extraktorban nincs keverés. A keverés szükséges az extrakciós folyamat felgyorsításához. Mivel a hagyományos Soxhlet-extraktorok nagy mennyiségű oldószert használnak, az ezt követő bepárlás és koncentrálás sok energiát igényel. Az extraktum minőségét gyakran kedvezőtlenül befolyásolja az extrahált vegyületek hosszú tartózkodási ideje a Soxhlet-extrakciós berendezés fűtött lombikjában. A hőérzékeny célvegyületek lebomlanak, mivel az anyag a hosszú extrakció során az oldószer forráspontjának megfelelő hőhatásnak van kitéve.

Megoldás: ultrahangos Soxhlet-extrakció

A nagy teljesítményű ultrahang növeli az anyagátadást a minta és az oldószer között. Ezáltal kevesebb oldószerre van szükség. Az extrakció időtartama drasztikusan lerövidül, így az extraktumok nincsenek kitéve hosszan tartó hőhatásnak. Ezáltal az extraktum nem kívánt termikus bomlása elkerülhető, vagy legalábbis jelentősen csökkenthető.
Az ultrahang könnyen beépíthető a Soxhlet-extrakciós berendezésbe – akár az ultrahangos kürt (szonda, szonotróda) Soxhlet-kamrába történő bevezetésével, akár a Soxhlet-kamra közvetett ultrahangos kezelésével az edény falán keresztül. Az ultrahangos Soxhlet-extrakció – más néven Sono-Soxhlet-extrakció – nagyobb hozamot eredményez rövidebb extrakciós idő alatt, kíméletesebb extrakciós körülmények között.

Ipari léptékű Sono-Soxhlet- és Sono-Clevenger-berendezések UIP1000hdT ultrahangos készülékkel
(©Vernes et al., 2020)

„Az ultrahangos kezelés mint extrakciós módszer hatékony technika a talajokban és üledékekben nyomnyi mennyiségben jelen lévő szerves anyagok extrakciójára alkalmazott refluxmódszerekkel összehasonlítva. Az ultrahangos extrakciós technikákkal bizonyítottan hasonló vagy akár nagyobb mennyiségű (Song et al., 2002) szénhidrogén nyerhető ki, mint más extrakciós technikákkal […]. A szennyező anyagok és a mátrix típusától függően az ultrahangos kezelés előnye lehet a rövidebb extrakciós idő. A hatékonyabb és reprodukálhatóbb extrakció érdekében gyakran szükséges az ultrahangos extrakció paramétereinek optimalizálása, beleértve az oldószer típusát vagy összetételét, az extrakciós időt, a mintaterhelést és a víztartalmat (Berset et al., 1999). Az ultrahangos technikák általában viszonylag alacsony költségű módszert kínálnak, amely kis térfogatú szerves oldószert használ, és nem igényel bonyolult üvegeszközöket és műszereket.”
[Oluseyi et al. 2011]

A Sono-Soxhlet-extrakció előnyei

A Sono-Soxhlet-extrakció a hagyományos Soxhlet-extrakciós technika olyan változata, amely nagy intenzitású ultrahangot alkalmaz az extrakciós folyamat javítására. A Sono-Soxhlet-technika számos, tudományos kutatásokkal és tanulmányokkal alátámasztott előnyt kínál, többek között a következőket:

• Nagyobb extrakciós hatékonyság: A Sono-Soxhlet-extrakció a növényi anyagok vagy más mintamátrixok sejtfalainak lebontásával növeli az extrakció hatékonyságát. Az intenzív ultrahanghullámok által létrehozott akusztikus kavitáció javítja az anyagátadást és elősegíti az oldószer behatolását a mintába, ezáltal növelve az extrahált vegyületek hozamát.
• Rövidebb extrakciós idő: A Sono-Soxhlet-extrakció jelentősen csökkenti az extrakciós időt a hagyományos Soxhlet-extrakcióhoz képest. Mivel az ultrahang elősegíti a gyorsabb anyagátadást és diffúziót, az analitok és a növényi vegyületek extrakciójához csupán rövid kezelés szükséges. A rövidebb extrakciós idő nagyobb mintafeldolgozási kapacitást is jelent.
• Kisebb oldószer-felhasználás: A Soxhlet-extrakció és az ultrahangos extrakció kombinációja csökkenti az oldószer-felhasználást. Ez nemcsak költségmegtakarítást eredményez, hanem a környezeti hatást is minimalizálja.
• Sokoldalú alkalmazhatóság: A Sono-Soxhlet-extrakció sokoldalú, és mintamátrixok széles körénél alkalmazható, beleértve a növényi anyagokat, élelmiszereket, polimereket és környezeti mintákat. Alkalmazkodóképessége értékes eszközzé teszi különböző tudományterületeken, például a fitokémiában, a kémiában és a környezeti analitikában.
• Zöld kémia: A Sono-Soxhlet-extrakció a hulladék és az energiafogyasztás csökkentésével összhangban áll a zöld kémia alapelveivel. Hatékonysága és kisebb oldószer-felhasználása hozzájárul a környezetbarátabb extrakciós folyamatokhoz.

A Sono-Soxhlet-extrakció ezen előnyös tulajdonságai hozzájárulnak a folyamat hatékonyságának javításához, az idő- és energiahatékonysághoz, valamint a környezetbarát működéshez. A Sono-Soxhlet-extrakció fő előnyei a nagyobb extrakciós hatékonyságon, a rövidebb feldolgozási időn, a kisebb oldószer-felhasználáson, a sokoldalúságon és a zöld kémiához való hozzájáruláson alapulnak.
Használja ki az ultrahanggal javított Soxhlet-extrakció előnyeit, és további információkért lépjen kapcsolatba velünk most!

Szakirodalom / Hivatkozások

• 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.

Hasznos tudnivalók

Az ultrahangos homogenizátorokat sikeresen alkalmazzák extrakciós célokra laboratóriumokban és ipari gyártásban, például a gyógyszer- és élelmiszeriparban, valamint biológiai kutatásokhoz és elemzésekhez. A Hielscher ultrahangos készülékeinek széles termékválasztéka lehetővé teszi optimális technológiai berendezés összeállítását – teljesítve a kiváló minőségre és a nagy kibocsátásra vonatkozó folyamatkövetelményeket.