Սոքսլետի ուլտրաձայնային էքստրակցիա

Ուլտրաձայնը բարելավում է Սոքսլետի ավանդական էքստրակցիան։ Ուլտրաձայնի օժանդակությամբ Սոքսլետի էքստրակցիան, որը հայտնի է նաև որպես Sono-Soxhlet, ապահովում է ավելի բարձր ելք և էքստրակցիայի ավելի կարճ տևողություն։ Hielscher զոնդային ուլտրաձայնային մշակման սարքերը կարելի է հեշտությամբ ինտեգրել Սոքսլետի ցանկացած դասական էքստրակտորի կայանքում։

Սոքսլետի էքստրակցիա՝ ուլտրաձայնային մշակմամբ

Սոքսլետի էքստրակցիան պինդ–հեղուկ էքստրակցիայի հաճախ կիրառվող մեթոդ է, որն օգտագործվում է սինթեզի կամ անալիտիկ լաբորատորիաներում և անհրաժեշտ է, երբ ցանկալի միացությունը լուծիչում ունի միայն սահմանափակ լուծելիություն, իսկ խառնուրդն այդ լուծիչում անլուծելի է։ Հակիրճ՝ Սոքսլետի էքստրակցիայի աշխատանքի սկզբունքը կարելի է նկարագրել որպես լուծիչի հետադարձ հոսքով եռացում։
Ուլտրաձայնը հաջողությամբ ինտեգրվում է Սոքսլետի էքստրակցիային՝ ելքը բարձրացնելու և տևողությունը կրճատելու համար։ Սոքսլետի էքստրակցիայի ավարտից հետո լուծիչը հեռացվում է, օրինակ՝ պտտվող գոլորշիացուցիչով։

Սոքսլետի ավանդական էքստրակցիայի խնդիրները.

Սոքսլետի ավանդական էքստրակցիան ունի էական թերություններ՝ կապված էքստրակցիայի երկար տևողության և օգտագործվող լուծիչի մեծ քանակի հետ։ Բացի այդ, Սոքսլետի սովորական էքստրակտորում բացակայում է խառնումը։ Խառնումն անհրաժեշտ է էքստրակցիայի գործընթացն արագացնելու համար։ Քանի որ Սոքսլետի սովորական էքստրակտորներում օգտագործվում են մեծ քանակությամբ լուծիչներ, հետագա գոլորշիացումը և խտացումը պահանջում են մեծ քանակությամբ էներգիա։ Էքստրակտի որակի վրա հաճախ բացասաբար է ազդում էքստրակցված միացությունների երկար մնալը Սոքսլետի էքստրակցիայի կայանքի տաքացվող կոլբայում։ Ջերմաանկայուն թիրախային միացությունները քայքայվում են, քանի որ էքստրակցիայի երկար ժամանակահատվածում նյութը ենթարկվում է լուծիչի եռման ջերմաստիճանի ջերմային ազդեցությանը։

Լուծում. Սոքսլետի ուլտրաձայնային էքստրակցիա

Հզոր ուլտրաձայնը մեծացնում է նմուշի և լուծիչի միջև զանգվածափոխանակությունը։ Դրա շնորհիվ ավելի քիչ լուծիչ է պահանջվում։ Էքստրակցիայի տևողությունը կտրուկ կրճատվում է, ուստի էքստրակտները չեն ենթարկվում երկարատև ջերմային ազդեցության։ Այդպիսով կանխվում է էքստրակտի անցանկալի ջերմային քայքայումը կամ առնվազն զգալիորեն նվազում է։
Ուլտրաձայնը կարելի է հեշտությամբ ինտեգրել Սոքսլետի էքստրակցիայի կայանքում՝ կա՛մ ուլտրաձայնային եղջյուրը (զոնդը, սոնոտրոդը) Սոքսլետի խցիկի մեջ մտցնելով, կա՛մ Սոքսլետի խցիկն անուղղակիորեն ուլտրաձայնով մշակելով՝ անոթի պատի միջով։ Սոքսլետի ուլտրաձայնային էքստրակցիան, որը հայտնի է նաև որպես Sono-Soxhlet, ապահովում է ավելի բարձր ելք՝ էքստրակցիայի ավելի կարճ ժամանակում և ավելի մեղմ պայմաններում։

Արդյունաբերական մասշտաբի Sono-Soxhlet և Sono-Clevenger կայանքներ՝ համալրված UIP1000hdT ուլտրաձայնային մշակման սարքով
(©Vernes et al., 2020)

«Ուլտրաձայնային մշակումը՝ որպես էքստրակցիայի մեթոդ, արդյունավետ տեխնիկա է՝ համեմատած հողերից և նստվածքներից օրգանական նյութերի հետքային քանակների էքստրակցիայի համար կիրառվող հետադարձ հոսքով եռացման մեթոդների հետ։ Ապացուցվել է, որ ուլտրաձայնային էքստրակցիայի մեթոդներով ստացվում են ածխաջրածինների համադրելի կամ նույնիսկ ավելի մեծ քանակներ (Song et al., 2002), քան էքստրակցիայի այլ մեթոդներով […]։ Կախված աղտոտիչների և մատրիցի տեսակից՝ ուլտրաձայնային մշակումը կարող է առավելություն ունենալ էքստրակցիայի ավելի կարճ տևողության առումով։ Ավելի արդյունավետ և վերարտադրելի էքստրակցիաների համար հաճախ անհրաժեշտ է օպտիմալացնել ուլտրաձայնային էքստրակցիայի պարամետրերը, այդ թվում՝ լուծիչի տեսակը կամ բաղադրությունը, էքստրակցիայի տևողությունը, նմուշի բեռնվածքը և ջրի պարունակությունը (Berset et al., 1999)։ Ուլտրաձայնային մշակման մեթոդները սովորաբար ապահովում են համեմատաբար ցածրարժեք եղանակ՝ օգտագործելով օրգանական լուծիչի փոքր ծավալներ՝ առանց բարդ ապակեղենի և սարքավորումների անհրաժեշտության»։
[Oluseyi et al. 2011]

Sono-Soxhlet էքստրակցիայի առավելությունները

Sono-Soxhlet էքստրակցիան Սոքսլետի ավանդական էքստրակցիայի մեթոդի տարբերակ է, որում կիրառվում է բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայն՝ էքստրակցիայի գործընթացը բարելավելու համար։ Sono-Soxhlet մեթոդն առաջարկում է մի շարք առավելություններ, որոնք հիմնավորված են գիտական հետազոտություններով և ուսումնասիրություններով, այդ թվում՝

• Էքստրակցիայի բարձրացված արդյունավետություն. Sono-Soxhlet էքստրակցիան բարձրացնում է էքստրակցիայի արդյունավետությունը՝ քայքայելով բուսական նյութերի կամ նմուշի այլ մատրիցների բջջապատերը։ Ինտենսիվ ուլտրաձայնային ալիքներով առաջացող ակուստիկ կավիտացիան բարելավում է զանգվածափոխանակությունը և ուժեղացնում լուծիչի ներթափանցումը նմուշի մեջ՝ այդպիսով բարձրացնելով էքստրակցված միացությունների ելքը։
• Էքստրակցիայի կրճատված տևողություն. Sono-Soxhlet էքստրակցիան զգալիորեն կրճատում է էքստրակցիայի տևողությունը՝ համեմատած Սոքսլետի ավանդական էքստրակցիայի հետ։ Քանի որ ուլտրաձայնը նպաստում է ավելի արագ զանգվածափոխանակությանը և դիֆուզիային, անալիտների և բուսական միացությունների էքստրակցիայի համար պահանջվում է միայն կարճատև մշակում։ Էքստրակցիայի ավելի կարճ տևողությունը նաև նշանակում է միավոր ժամանակում ավելի մեծ քանակությամբ նմուշներ մշակելու հնարավորություն։
• Լուծիչի ավելի ցածր սպառում. Սոքսլետի և ուլտրաձայնային էքստրակցիայի համակցումը հանգեցնում է լուծիչի սպառման նվազման։ Սա ոչ միայն նպաստում է ծախսերի խնայողությանը, այլև նվազագույնի է հասցնում շրջակա միջավայրի վրա ազդեցությունը։
• Կիրառման բազմակողմանիություն. Sono-Soxhlet էքստրակցիան բազմակողմանի է և կարող է կիրառվել նմուշների մատրիցների լայն շրջանակի համար՝ ներառյալ բուսական նյութերը, սննդամթերքը, պոլիմերները և շրջակա միջավայրի նմուշները։ Հարմարեցվելու հնարավորության շնորհիվ այն արժեքավոր գործիք է գիտության տարբեր ոլորտներում, օրինակ՝ բուսաքիմիայում, քիմիայում և շրջակա միջավայրի վերլուծության մեջ։
• Կանաչ քիմիա. Sono-Soxhlet էքստրակցիան համապատասխանում է կանաչ քիմիայի սկզբունքներին՝ նվազեցնելով թափոնների քանակը և էներգիայի սպառումը։ Դրա արդյունավետությունը և լուծիչի նվազեցված օգտագործումը նպաստում են շրջակա միջավայրի համար ավելի բարենպաստ էքստրակցիոն գործընթացներին։

Sono-Soxhlet էքստրակցիայի այս օգտակար կողմերը նպաստում են գործընթացի արդյունավետության բարձրացմանը, ժամանակի և էներգիայի ավելի արդյունավետ օգտագործմանը, ինչպես նաև շրջակա միջավայրի համար բարենպաստ լինելուն։ Sono-Soxhlet էքստրակցիայի հիմնական առավելությունները հիմնված են էքստրակցիայի բարձրացված արդյունավետության, մշակման կրճատված տևողության, լուծիչի ավելի ցածր սպառման, բազմակողմանիության և կանաչ քիմիային նպաստելու վրա։
Օգտվե՛ք ուլտրաձայնով բարելավված Սոքսլետի էքստրակցիայի առավելություններից և հենց հիմա կապվե՛ք մեզ հետ՝ լրացուցիչ տեղեկություններ ստանալու համար։

Գրականություն / Հղումներ

• 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.

Օգտակար տեղեկություններ

Ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորները հաջողությամբ օգտագործվում են էքստրակցիայի նպատակներով լաբորատորիաներում և արդյունաբերական արտադրությունում, օրինակ՝ դեղագործական և սննդի արդյունաբերություններում, ինչպես նաև կենսաբանական հետազոտությունների և վերլուծությունների համար։ Hielscher ուլտրաձայնային սարքերի լայն տեսականին հնարավորություն է տալիս հավաքակազմել գործընթացի օպտիմալ կայանք՝ բավարարելով բարձր որակի և արտադրողականության նկատմամբ գործընթացի պահանջները։