Ekstraksi dengan Air yang Sangat Efisien Menggunakan Ultrasonik Berdaya Tinggi

Ekstraksi senyawa tumbuhan dengan air (misalnya, ekstraksi dengan air dingin atau panas, ekstraksi dengan air bertekanan, dan ekstraksi dengan air subkritis) dapat ditingkatkan secara efisien melalui ultrasonikasi. Ekstraksi dengan air berbantuan ultrasonik tidak hanya memberikan rendemen yang lebih tinggi dan mengurangi waktu pemrosesan, tetapi juga menghasilkan konsumsi energi yang lebih rendah, kondisi ekstraksi yang lebih ringan, dan ekstrak berkualitas tinggi dibandingkan dengan teknik ekstraksi konvensional. Ekstraksi dengan air secara ultrasonik berhasil digunakan untuk mengekstraksi berbagai senyawa yang berasal dari tumbuhan, termasuk alkaloid, flavonoid, glikosida, senyawa fenolik, dan polisakarida.

Ekstraksi Senyawa Bioaktif dengan Air secara Ultrasonik

Air merupakan pelarut yang paling polar, sehingga sangat baik sebagai pelarut senyawa polar. Karena sifatnya yang tidak beracun dan ramah lingkungan, air akan menjadi pelarut ideal untuk semua ekstrak tumbuhan. Namun, komponen yang kurang polar dan nonpolar sulit atau sama sekali tidak larut dalam air. Selain itu, tanpa peningkatan perpindahan massa, proses ekstraksi dalam air akan sangat lambat sehingga tidak ekonomis. Ultrasonik berintensitas tinggi dan berfrekuensi rendah merupakan teknik ekstraksi yang sangat efisien, yang menghasilkan pencampuran dan perpindahan massa secara intensif. Oleh karena itu, ekstraksi ultrasonik dikenal memberikan keunggulan signifikan dibandingkan metode ekstraksi konvensional. Keunggulan ini mencakup rendemen yang lebih tinggi, pemrosesan cepat, pergantian batch yang cepat serta ekstraksi kontinu dalam jalur proses, penggunaan pelarut ramah lingkungan, kondisi ekstraksi ringan yang menjaga senyawa ekstrak, keamanan pengoperasian, dan kemudahan peningkatan skala hingga kapasitas pemrosesan besar untuk produksi komersial. (lih. Zabot et al., 2021)

Ekstraksi dengan Air Panas yang Ditingkatkan melalui Ultrasonikasi

Parameter yang menentukan ekstraksi tumbuhan selama ekstraksi dengan air adalah suhu, waktu, tekanan, dan luas permukaan bahan tumbuhan. Ekstrak air panas dapat dibuat dalam waktu yang relatif singkat karena suhu air yang tinggi.
Solusinya: Rendemen dan laju ekstraksi dapat ditingkatkan secara signifikan dengan menerapkan pengadukan ultrasonik. Air panas saja memiliki kemampuan terbatas untuk memecah struktur sel, dan suhu tinggi sering merusak atau menghancurkan senyawa yang labil terhadap panas, sehingga kualitas ekstrak menurun. Ketika ekstraksi ultrasonik dipadukan dengan ekstraksi air panas, suhu dapat diturunkan secara drastis (misalnya dari 100°C menjadi 50°C), sehingga mencegah degradasi termal bahan tumbuhan yang diekstraksi, meningkatkan rendemen total, dan menghemat energi. Kavitasi ultrasonik merupakan prinsip yang mendasari fenomena ekstraksi ultrasonik. Kavitasi ultrasonik (atau akustik) merupakan gaya mekanis murni yang memecah dinding sel, melepaskan senyawa target, dan meningkatkan perpindahan massa antara bagian dalam sel dan air (pelarut). Dengan demikian, ekstraksi dengan air secara ultrasonik memberikan hasil ekstraksi yang sangat baik.

Ekstraksi dengan Air Dingin yang Ditingkatkan melalui Ultrasonikasi

Ekstraksi dengan air dingin (infusi air dingin) jauh lebih tidak efisien karena penggunaan air panas dihindari. Air dingin atau air bersuhu ruang tidak mengekstraksi senyawa tumbuhan dengan baik karena air dingin meresap sangat lambat ke dalam bahan tumbuhan dan perpindahan massa hampir dapat diabaikan. Keunggulan ekstraksi dengan air dingin terletak pada penghindaran kenaikan suhu, sehingga mencegah degradasi termal senyawa yang sensitif terhadap panas. Namun, dinamika ekstraksi yang sangat buruk membuat ekstraksi air dingin konvensional tidak praktis untuk produksi komersial. Karena itulah, infusi air dingin hampir hanya digunakan pada tahap eksperimen akibat kelambatan dan ketidakefisienannya.
Solusinya: Dengan menerapkan ultrasonikasi pada ekstraksi dengan air dingin, kelambatan dan ketidakefisienan perendaman air dingin dapat dengan mudah diatasi. Ekstraksi air dingin yang diintensifkan secara ultrasonik memungkinkan suhu ekstraksi tetap dingin sekaligus menyalurkan gaya geser intensif ke dalam medium padat-cair. Sebagai hasil mekanisme ekstraksi ultrasonik, dinding sel terbuka dan senyawa tumbuhan dilepaskan dengan cepat ke dalam air. Ekstraksi dan infusi air dingin secara ultrasonik mengubah perendaman dingin menjadi proses yang sangat efektif, yang memberikan rendemen tinggi dan ekstrak berkualitas tinggi dalam waktu ekstraksi singkat.

Ekstraksi dengan Air Bertekanan yang Dipadukan dengan Ultrasonikasi

Ekstraksi ultrasonik dicirikan oleh pencampuran mikro yang, melalui getaran, meningkatkan difusi pelarut ke dalam partikel dan dari bagian dalam partikel ke permukaan, sehingga mengintensifkan perpindahan massa. Selain itu, ultrasonikasi memperkecil ukuran partikel bahan seluler, sehingga meningkatkan efek ekstraksi cairan bertekanan berbantuan ultrasonik. Partikel yang lebih kecil, sekitar 0,68 mm, menunjukkan rendemen lebih tinggi dibandingkan partikel yang lebih besar (sekitar 1,05 mm), karena luas permukaan yang lebih besar memungkinkan peningkatan perpindahan massa secara signifikan sehingga meningkatkan rendemen ekstraksi. (lih. Zabot et al., 2021)

Ekstraksi Air Dingin Bertekanan yang Efektif dengan Ultrasonik Berdaya Tinggi

Pada tekanan tinggi, penetrasi air dingin ke dalam jaringan tumbuhan dipermudah dan senyawa fitokimia yang larut dalam air dilarutkan tanpa menyebabkan dekomposisi termal. Metode ekstraksi air dingin bertekanan tinggi dapat dipadukan dengan ultrasonik untuk meningkatkan isolasi bahan tumbuhan polar dan nonpolar. Air sebagai pelarut yang tidak beracun, murah, dan ramah lingkungan merupakan alternatif menarik bagi pelarut organik, terutama untuk produksi pangan, produk terapeutik, dan suplemen makanan yang berasal dari tumbuhan.
Untuk ekstraksi air dingin bertekanan yang diintensifkan secara ultrasonik, probe ultrasonik (sonotrode) diintegrasikan ke dalam tangki ekstraksi atau sel alir. Tangki atau sel alir biasanya diberi tekanan antara 5 dan 100 barg, tergantung senyawa ekstrak yang ditargetkan. Hielscher Ultrasonics bahkan menyediakan reaktor ultrasonik industri dan sel alir yang dibuat sesuai kebutuhan, yang dapat diberi tekanan hingga 300barg sehingga tekanan optimal untuk proses ekstraksi Anda dapat diatur.
 

Ekstraksi dengan Air Superkritis yang Ditingkatkan melalui Sonikasi

Ekstraksi dengan air subkritis yang ditingkatkan secara ultrasonik merupakan teknik sinergis lainnya, dengan ultrasonik berdaya tinggi meningkatkan perpindahan massa antara padatan dan cairan. Ekstraksi dengan air subkritis (SWE) – juga dikenal sebagai ekstraksi dengan air panas bertekanan atau ekstraksi dengan air lewat panas – merupakan teknik yang lebih jarang digunakan untuk mengekstraksi senyawa tumbuhan dengan polaritas lebih rendah. Dalam ekstraksi dengan air subkritis, air dalam keadaan superkritis digunakan sebagai pelarut.
Apa itu air subkritis dan mengapa air subkritis merupakan pelarut yang baik untuk mengekstraksi senyawa tumbuhan yang kurang polar? “Air memiliki banyak sifat termodinamika yang sangat dipengaruhi oleh suhu dan tekanan. Bergantung pada kondisinya, keadaan fisiknya (padat, cair, atau gas), perilaku termal, densitas, atau viskositasnya dapat diubah. Dengan menaikkan suhu dan tekanan melewati suatu titik yang dikenal sebagai titik kritis (ditetapkan pada 221 bar dan 374 °C), air dapat mencapai keadaan superkritis. Pada kondisi subkritis, yaitu suhu antara 100°C dan suhu kritis (374°C) serta tekanan antara 1 bar dan tekanan kritis (221 bar) untuk menghindari penguapan, polaritas air menurun; hal ini menjadikan air pelarut yang lebih baik untuk mengekstraksi berbagai senyawa bioaktif organik.” (Li and Chemat, 2019)
Ketika ultrasonik dipadukan dengan ekstraksi air subkritis, efisiensi ekstraksi dapat ditingkatkan dengan meningkatkan rendemen ekstrak dan mengurangi waktu ekstraksi. Untuk hasil optimal, tekanan dalam reaktor batch tertutup bertekanan atau reaktor sel alir harus mencapai setidaknya dua kali tekanan uap air. (Anda dapat menemukan tabel tekanan uap air di akhir halaman ini.)
Huang et al. (2010) meneliti efek ekstraksi ultrasonik berfrekuensi rendah dan berdaya tinggi yang dipadukan dengan ekstraksi air subkritis. Untuk itu, probe ultrasonik dipasang ke dalam bejana perangkat ekstraksi air subkritis untuk mengekstraksi minyak atsiri dari Lithospermum erythrorhizon. Hasilnya menunjukkan bahwa efek peningkatan berbantuan ultrasonik pada 20 KHz lebih baik daripada pada 36 KHz dan meningkat seiring daya keluaran (dari 0 hingga 250 W). Rendemen ekstraksi air subkritis meningkat dari 1,87% menjadi 2,39% melalui osilasi ultrasonik (250 W, 20 KHz) pada suhu 160°C dan tekanan 5 MPa selama prosedur ekstraksi 25 menit. Ultrasonikasi dapat meningkatkan bukan hanya rendemen ekstraksi, tetapi juga laju ekstraksi sehingga menghemat waktu.
Ekstraksi air subkritis berbantuan ultrasonik dapat dijalankan pada tekanan lebih rendah (misalnya, 5barg) dibandingkan ekstraksi air subkritis konvensional (misalnya, 10MPa), sehingga menghemat biaya energi dan membuat prosedur ekstraksi lebih aman.

Keunggulan Ekstraksi Tumbuhan secara Ultrasonik

Penelitian ilmiah maupun penerapan industri menunjukkan bahwa ekstraksi berbantuan ultrasonik merupakan teknik yang andal dan mudah dioperasikan, yang tidak memerlukan latar belakang teknis atau pelatihan intensif. Efisiensi ekstraksi yang sangat tinggi, rendemen tinggi, biaya operasional rendah, serta biaya investasi rendah (terutama dibandingkan dengan teknik lain seperti ekstraktor CO₂ ) dan biaya energi rendah merupakan keunggulan utama ekstraktor ultrasonik tipe probe.
Manfaat lain yang menjadikan teknologi ekstraksi ultrasonik sebagai metode pilihan adalah ekstrak berkualitas tinggi berkat suhu ekstraksi rendah, hasil yang andal (keterulangan / reproduksibilitas), kemampuan peningkatan skala yang sepenuhnya linear ke setiap tingkat produksi, serta kebutuhan perawatan yang rendah.
“Keunggulan lain yang terkait dengan penggunaan ekstraksi ultrasonik tipe probe adalah kemudahan penanganan ekstrak, pelaksanaan cepat, tanpa residu, rendemen tinggi, ramah lingkungan, peningkatan kualitas, dan pencegahan degradasi ekstrak.”
(lih. Chemat and Khan, 2011)

Susunan peralatan ekstraksi untuk isolasi senyawa tumbuhan: Ultrasonikator tipe probe UP400St, filter vakum Büchi dan evaporator putar untuk ekstraksi senyawa fitokimia.

Ultrasonikator Berkinerja Tinggi untuk Ekstraksi dengan Air

Ekstraktor Hielscher Ultrasonics telah mapan dalam bidang ekstraksi tumbuhan, apa pun pelarut yang digunakan. Produsen ekstrak – baik produsen kecil yang membuat ekstrak eksklusif untuk pasar khusus maupun produsen massal berskala besar – dapat menemukan peralatan ekstraksi ultrasonik yang ideal untuk kebutuhan produksi mereka dalam portofolio peralatan Hielscher yang luas. Susunan peralatan untuk proses batch maupun proses kontinu dalam jalur proses tersedia dan dapat dikirim langsung dari stok. Karena cocok digunakan dengan semua pelarut, ekstraksi ultrasonik dapat diterapkan secara fleksibel untuk mengekstraksi bahan tumbuhan apa pun. Penggunaan air sebagai pelarut memungkinkan produksi ekstrak bersertifikat organik tanpa menggunakan etanol “organik” yang sangat mahal. (Tentu saja, bahan tumbuhan harus dibudidayakan secara organik untuk menghasilkan ekstrak air organik).

Ekstraksi Berefisiensi Tinggi dengan Hielscher Ultrasonics

Ekstraktor ultrasonik Hielscher secara efisien mendisrupsi sel tumbuhan, meningkatkan luas permukaan bahan tumbuhan untuk penetrasi pelarut, dan meningkatkan perpindahan massa untuk pelepasan senyawa fitokimia (metabolit sekunder). Dirancang dengan mengutamakan kemudahan penggunaan, ekstraktor Hielscher dapat dipasang dengan cepat serta dioperasikan dengan aman dan intuitif.

Memenuhi Standar Kualitas Tertinggi – Dirancang dan Diproduksi di Jerman

Perangkat keras canggih dan perangkat lunak cerdas ultrasonikator Hielscher dirancang untuk menjamin hasil ekstraksi ultrasonik yang andal dari bahan baku tumbuhan Anda, dengan hasil yang dapat direproduksi serta pengoperasian yang aman dan mudah bagi pengguna. Ketangguhan, keandalan, pengoperasian 24/7 dengan beban penuh, dan kemudahan pengoperasian dari sudut pandang pekerja merupakan faktor kualitas tambahan yang menjadikan ultrasonikator Hielscher pilihan yang disukai.
Ekstraktor Hielscher Ultrasonics digunakan di seluruh dunia untuk ekstraksi senyawa fitokimia berkualitas tinggi. Terbukti menghasilkan senyawa tumbuhan berkualitas tinggi, ekstraktor ultrasonik Hielscher tidak hanya digunakan oleh produsen kecil ekstrak khusus dan eksklusif, tetapi terutama dalam produksi industri ekstrak yang tersedia luas secara komersial, suplemen nutrisi, dan produk terapeutik. Berkat perangkat keras yang tangguh dan perangkat lunak yang cerdas, prosesor ultrasonik Hielscher dapat dioperasikan dan dipantau dengan mudah.

Pencatatan Data Otomatis

Untuk memenuhi standar produksi pangan, suplemen nutrisi, dan produk terapeutik, proses produksi harus dipantau dan dicatat secara terperinci. Perangkat ultrasonik digital Hielscher Ultrasonics dilengkapi fitur pencatatan data otomatis. Berkat fitur cerdas ini, semua parameter proses penting seperti energi ultrasonik (energi total dan neto), suhu, tekanan, dan waktu secara otomatis disimpan pada kartu SD terintegrasi segera setelah perangkat dinyalakan. Pemantauan proses dan pencatatan data penting untuk standardisasi proses secara berkelanjutan dan kualitas produk. Dengan mengakses data proses yang dicatat secara otomatis, Anda dapat meninjau pelaksanaan sonikasi sebelumnya dan mengevaluasi hasilnya.
Fitur lain yang memudahkan pengguna adalah kendali jarak jauh melalui peramban pada sistem ultrasonik digital kami. Melalui kendali jarak jauh berbasis peramban, Anda dapat memulai, menghentikan, menyesuaikan, dan memantau prosesor ultrasonik Anda dari mana saja.
Ingin mengetahui lebih lanjut tentang keunggulan ekstraksi bahan tumbuhan dengan air secara ultrasonik? Hubungi kami sekarang untuk mendiskusikan proses produksi ekstrak tumbuhan Anda! Staf kami yang berpengalaman akan dengan senang hati memberikan informasi lebih lanjut tentang ekstraksi ultrasonik, sistem ultrasonik kami, dan harganya!

Tabel di bawah ini memberikan gambaran perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:

Informasi Teknis tentang Ekstraksi dengan Air secara Ultrasonik

Metode ekstraksi konvensional seperti maserasi, infusi, perkolasi, dekoksi, ekstraksi refluks, distilasi uap, sublimasi, dan pengepresan lazim digunakan untuk mengekstraksi senyawa obat dari tumbuhan. Kekurangan metode-metode ini mencakup proses yang memakan waktu, kemurnian rendah, dan efisiensi rendah.

Parameter Proses yang Memengaruhi Ekstraksi Ultrasonik

Ekstraksi berbantuan ultrasonik dikenal karena fitur dan keunggulannya yang unik, yang menjadikan sonikasi sebagai teknik ekstraksi yang unggul dibandingkan metode ekstraksi senyawa tumbuhan konvensional. Keunggulan utama ekstraksi berbantuan ultrasonik terletak pada kemampuan penyesuaian faktor pemrosesan ultrasonik secara presisi (seperti amplitudo, waktu, suhu, tekanan), yang memungkinkan proses ultrasonik disetel secara optimal untuk senyawa target. Setiap bahan tumbuhan memiliki parameter ekstraksi ideal untuk mencapai rendemen, kualitas, dan laju ekstraksi terbaik. Proses ekstraksi ultrasonik memungkinkan penyesuaian kondisi ekstraksi optimal ini secara sempurna.

Amplitudo Ultrasonik

Amplitudo adalah simpangan getaran probe ultrasonik (sonotrode). Semakin tinggi amplitudo, semakin intensif getaran dan kavitasi dalam cairan yang disonikasi. Hielscher Ultrasonics berspesialisasi dalam ultrasonikator tipe probe berkinerja tinggi yang dapat menghasilkan amplitudo yang dapat diatur secara presisi. Probe khusus yang dapat menghasilkan amplitudo hingga 200µm dalam pengoperasian kontinu 24/7 tersedia langsung dari stok. Untuk amplitudo yang lebih tinggi lagi, sonotrode ultrasonik khusus juga dapat diproduksi dengan mudah.
Amplitudo merupakan salah satu parameter penting – jika bukan yang paling penting – untuk ekstraksi tumbuhan yang efisien. Amplitudo tinggi menciptakan gaya yang diperlukan untuk memecah dinding sel dan melepaskan bahan intraseluler. Dengan demikian, ultrasonikasi berkinerja tinggi menjadi sangat efektif dalam ekstraksi tumbuhan.

Waktu / Durasi Perlakuan Ultrasonik

Ekstraksi berbantuan ultrasonik biasanya jauh lebih singkat daripada metode tradisional karena sonikasi melepaskan senyawa tumbuhan pada laju ekstraksi yang jauh lebih tinggi. Ultrasonikasi memungkinkan prosedur ekstraksi yang lebih singkat, sehingga melindungi senyawa yang diekstraksi dari pemrosesan berlebihan. Pemrosesan yang lebih singkat berkat ultrasonik berarti kapasitas pemrosesan yang lebih tinggi dan kualitas ekstrak yang lebih tinggi.

Perlakuan Ultrasonik Berpulsa

Pulsasi ultrasonik adalah mode perlakuan yang menyelingi perlakuan ultrasonik dengan siklus jeda yang ditentukan (misalnya, siklus kerja 50%: 30 detik AKTIF, 30 detik NONAKTIF; siklus kerja 100%: sonikasi kontinu tanpa jeda). Siklus kerja ultrasonik (juga dikenal sebagai mode pulsa atau siklus pulsasi ultrasonik) mengacu pada persentase waktu saat ultrasonik dikopel ke dalam medium (durasi pulsa) selama satu periode pulsa. Misalnya, mode siklus 50% berarti 30 detik AKTIF, 30 detik NONAKTIF. Selama fase jeda dalam siklus kerja, cairan yang disonikasi kembali ke keadaan tidak terganggu selama waktu yang ditentukan (misalnya, 30 detik), yang baik untuk pelepasan panas guna mempertahankan suhu pemrosesan target. Siklus kerja sonikasi kurang penting bagi efisiensi ekstraksi, tetapi digunakan untuk mempertahankan suhu proses tertentu.

Tekanan Hidrostatis

Tekanan merupakan parameter lain yang sangat penting untuk proses ultrasonik. Penerapan tekanan hidrostatis pada medium yang disonikasi memengaruhi intensitas kavitasi. Pada kondisi tekanan yang lebih tinggi, intensitas kavitasi ultrasonik (akustik) meningkat. Hielscher Ultrasonics menawarkan berbagai jenis reaktor batch ultrasonik dan sel alir yang dapat diberi tekanan untuk meningkatkan hasil sonikasi.

Suhu Ekstraksi

Seperti perlakuan mekanis lainnya, ultrasonikasi menyebabkan kenaikan suhu, yang sesuai dengan hukum ke-2 termodinamika. Meskipun demikian, ultrasonikasi merupakan teknik perlakuan nontermal karena perlakuan berbantuan ultrasonik didasarkan pada gaya mekanis murni (juga disebut gaya sonomekanis). Suhu ekstraksi selama ekstraksi ultrasonik dapat dikendalikan secara efisien dan dipertahankan dalam rentang suhu tertentu yang dipilih. Semua prosesor ultrasonik digital Hielscher dilengkapi sensor suhu yang dapat dipasang melalui konektor serta perangkat lunak cerdas yang memungkinkan penetapan rentang suhu tertentu untuk proses. Setiap kali rentang suhu ini terlampaui, ultrasonikator berhenti sementara hingga suhu kembali berada dalam rentang yang dipilih, lalu secara otomatis melanjutkan prosedur sonikasi. Fitur cerdas ultrasonikator Hielscher ini memungkinkan proses sonikasi yang dapat dikendalikan secara presisi dan hasil yang ideal.
Karena suhu ekstraksi dapat berbeda untuk setiap senyawa tumbuhan dan jenis tumbuhan, suhu merupakan faktor penting yang tidak boleh diabaikan selama optimalisasi proses ultrasonik. Misalnya, 80°C diketahui ideal untuk mencapai rendemen flavonoid maksimum dari Sophora flavescens, sedangkan hasil terbaik diperoleh pada 50°C untuk ekstraksi arabinoksilan dari dedak gandum.

Gunakan Pelarut Apa Pun untuk Ekstraksi Ultrasonik

Senyawa tumbuhan yang berbeda memiliki polaritas berbeda, yang memengaruhi kelarutannya dalam berbagai pelarut. Misalnya, saponin dan polisakarida lebih polar sehingga memiliki kelarutan yang baik dalam air, karena air sangat polar. Sebaliknya, senyawa fenolik seperti antosianin dan asam klorogenat cukup nonpolar sehingga lebih mudah larut dalam pelarut yang kurang polar seperti etanol. Karena itu, pemilihan pelarut harus disesuaikan dengan kelarutan senyawa target agar diperoleh efisiensi ekstraksi yang tinggi. Misalnya, air merupakan pelarut yang baik untuk mengekstraksi senyawa polar seperti psilosibin dari jamur serta oligosakarida, glikosida, dan flavonoid; sedangkan campuran etanol-air dengan konsentrasi etanol 60% (v/v) cocok untuk ekstraksi berbantuan ultrasonik, misalnya senyawa apigenin, baikalin, dan luteolin.
Baca lebih lanjut tentang pelarut, polaritas pelarut, dan pelarut yang paling sesuai untuk ekstraksi ultrasonik!

Air sebagai Pelarut Ekstraksi

Air merupakan pelarut yang paling polar dan cocok untuk mengekstraksi berbagai macam senyawa polar. Keunggulan utamanya mencakup kemampuan melarutkan berbagai macam zat. Selain itu, air murah, tidak beracun, aman, dan tidak mudah terbakar. Kekurangannya mencakup selektivitas yang kuat terhadap senyawa polar karena polaritasnya yang tinggi. Karena titik didihnya yang tinggi, yaitu 100°C, pemekatan ekstrak (misalnya melalui distilasi atau evaporasi putar) memerlukan energi dalam jumlah besar. Selain itu, air rentan terhadap pertumbuhan bakteri dan kapang.

Frekuensi Ultrasonik

Frekuensi ultrasonik sekitar 20kHz telah ditetapkan sebagai yang paling kuat dan efisien untuk ekstraksi tumbuhan. Frekuensi ini memengaruhi efisiensi ekstraksi berbantuan ultrasonik dalam mengekstraksi senyawa obat dari tumbuhan. Secara umum, frekuensi ultrasonik rendah (yaitu sekitar 20kHz) menghasilkan kavitasi yang lebih intensif (efek sonomekanis), sehingga menghasilkan efektivitas prosedur ekstraksi yang lebih tinggi.

Bahan Tumbuhan

Bahan tumbuhan dapat sangat bervariasi dalam struktur dan kekakuan selnya. Bergantung pada komposisi dinding sel, yang dapat mengandung selulosa, hemiselulosa, lignin, polisakarida pektat, protein, senyawa fenolik dan nonselulosa, serta air, dinding sel dapat bersifat kokoh atau lunak. Berbagai jenis dan bagian tumbuhan mengandung jenis dan jumlah komponen dinding sel yang berbeda. Karena itulah, setiap jenis tumbuhan memerlukan parameter pemrosesan tertentu untuk memperoleh hasil ekstraksi optimal.
Karena intensitasnya dapat disetel secara presisi, ekstraktor ultrasonik Hielscher dapat memecah dinding sel lunak maupun keras secara andal. Dinding sel lunak mungkin memerlukan ultrasonikasi dengan intensitas lebih rendah, sedangkan struktur sel yang kokoh memperoleh manfaat dari perlakuan yang lebih intensif.
Bahan baku untuk ekstraksi tumbuhan dapat berupa bahan yang baru dipanen (basah) atau yang dikeringkan. Ekstraksi ultrasonik cocok untuk tumbuhan segar/basah maupun kering. Ukuran partikel padatan tumbuhan merupakan faktor penting lainnya: luas permukaan yang besar (yaitu ukuran partikel kecil) bermanfaat karena menyediakan area kontak yang luas bagi gaya geser kavitasi ultrasonik, sehingga menghasilkan efisiensi lebih tinggi. Oleh karena itu, bahan tumbuhan dimaserasi atau digiling menjadi potongan-potongan kecil (sekitar 3–5mm).

Mengapa Ekstraksi Ultrasonik Merupakan Metode Terbaik?

Efisiensi

• Rendemen lebih tinggi
• Proses ekstraksi cepat – dalam hitungan menit
• Ekstrak berkualitas tinggi – ekstraksi ringan dan nontermal
• Pelarut ramah lingkungan (air, etanol, gliserin, minyak nabati, NADES, dll.)

Kesederhanaan

• Siap pakai – Pasang dan operasikan dalam hitungan menit
• Kapasitas pemrosesan tinggi – Untuk produksi ekstrak skala besar
• Pengoperasian per batch atau kontinu dalam jalur proses
• Pemasangan dan pengoperasian awal yang sederhana
• Portabel / Dapat dipindahkan – Unit portabel atau dilengkapi roda
• Peningkatan skala linear – tambahkan sistem ultrasonik lain secara paralel untuk meningkatkan kapasitas
• Pemantauan dan kendali jarak jauh – melalui PC, ponsel pintar, atau tablet
• Tidak memerlukan pengawasan proses – Pasang dan jalankan
• Kinerja Tinggi – dirancang untuk produksi kontinu 24/7
• Ketangguhan dan kebutuhan perawatan rendah
• Kualitas tinggi – dirancang dan dibuat di Jerman
• Pengisian dan pengeluaran cepat antar-lot
• Mudah dibersihkan

Keamanan

• Mudah dan aman dijalankan
• Ekstraksi tanpa pelarut atau berbasis pelarut (air, etanol, minyak nabati, gliserin, dll.)
• Tanpa tekanan dan suhu tinggi
• Tersedia sistem tahan ledakan bersertifikat ATEX
• Mudah dikendalikan (juga melalui kendali jarak jauh)

Literatur / Referensi

• Ping-ping Huang, Ri-fu Yang, Tai-qiu Qiu, Wei Zhang & Chun-mei Li (2010): Ultrasound-Enhanced Subcritical Water Extraction of Volatile Oil from Lithospermum erythrorhizon. Separation Science and Technology, 45:10, 1433-1439.
• Zabot, G. L., Viganó, J., & Silva, E. K. (2021): Low-Frequency Ultrasound Coupled with High-Pressure Technologies: Impact of Hybridized Techniques on the Recovery of Phytochemical Compounds. Molecules, 26(17), 2021. 5117.
• Li, Ying; Chemat, Farid (2019): Plant Based “Green Chemistry 2.0”: Moving from Evolutionary to Revolutionary. Springer Science 2019.
• 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.
• Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
• Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk (2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.