Strategi untuk Rendemen yang Lebih Tinggi dalam Ekstraksi Bahan Botani
Untuk menghasilkan ekstrak berkualitas premium dari bahan botani dengan efisiensi tinggi, yaitu rendemen ekstrak berkualitas premium yang tinggi dalam waktu ekstraksi yang singkat, diperlukan teknik ekstraksi berkinerja tinggi. Ekstraksi ultrasonik merupakan teknik intensifikasi proses yang memungkinkan penggunaan beragam bahan baku dan menghasilkan rendemen ekstrak unggul yang tinggi secara cepat dan hemat biaya.
Ekstrak Botani Premium dengan Ultrasound Berdaya Tinggi
Ketika suatu senyawa bioaktif tertentu atau fraksi bioaktif diekstraksi dari bahan botani, berbagai faktor memengaruhi proses ekstraksi. Selain teknologi ekstraksi (misalnya, ekstraksi ultrasonik), polaritas pelarut, bahan baku dan praperlakuannya, rasio padat / cair (yaitu, rasio bahan tumbuhan / pelarut), waktu ekstraksi, dan suhu merupakan faktor proses penting yang harus dipertimbangkan dengan cermat. Ekstraksi berbantuan ultrasonik (UAE) memungkinkan kondisi pemrosesan ideal yang sekaligus ringan dan berefisiensi tinggi. Kebebasan memilih pelarut yang ringan atau ekstraksi dengan air dingin, suhu rendah, dan waktu pemrosesan yang singkat menjadikan ekstraksi ultrasonik teknik ekstraksi unggul yang mencegah degradasi termal atau kimiawi molekul bioaktif. Selain itu, UAE dapat melepaskan seluruh jumlah molekul bioaktif yang tersedia dari bahan baku tumbuhan. Inilah sebabnya ultrasonikasi merupakan teknologi ekstraksi yang paling banyak digunakan untuk produksi ekstrak berpotensi tinggi.
Ekstraksi bahan botani dengan UP400St (400W, 24kHz)
Apa yang Membuat Ekstraksi Ultrasonik Unggul?
Ekstraksi berbantuan ultrasonik (UAE) merupakan teknik ekstraksi yang sangat efisien dan didasarkan pada gaya mekanis murni. Kavitasi ultrasonik atau akustik ditandai oleh gaya geser yang kuat serta perbedaan suhu dan tekanan yang besar yang terjadi secara lokal. Gaya kavitasi yang sangat kuat ini menyebabkan apa yang disebut sonoporasi, yaitu pembentukan pori baru dan pembesaran pori yang sudah ada pada membran sel, serta disrupsi struktur sel tumbuhan. Fluks pelarut yang diperkuat secara ultrasonik ke dalam dan ke luar bagian dalam sel berkontribusi pada pelepasan zat botani secara cepat dan menyeluruh. Dengan hanya menggunakan gaya mekanis, UAE tidak mengubah molekul botani melalui bahan kimia atau perlakuan panas intensif sehingga mencegah perubahan zat bioaktif dalam bahan botani akibat bahan kimia atau panas. Hasilnya, ekstraksi ultrasonik menghasilkan ekstrak spektrum penuh berkualitas tinggi yang memberikan seluruh efek gabungan zat botani, yang dikenal sebagai efek entourage.
Ekstraksi Ultrasonik: teknik nontermal yang ringan, tetapi sangat efisien untuk menghasilkan rendemen ekstrak berkualitas premium yang tinggi.
Perbandingan Ekstraksi Ultrasonik dengan Teknik Lain
Ekstraksi ultrasonik merupakan teknik yang banyak digunakan untuk melepaskan dan mengisolasi senyawa bioaktif seperti antioksidan, polifenol, polisakarida, protein, lipid, kanabinoid, dan fitokimia lainnya dari bahan tumbuhan.
Sonikasi merupakan metode pilihan karena berbagai keunggulannya, seperti rendemen ekstraksi yang tinggi / menyeluruh, pemrosesan nontermal yang cepat, kompatibilitas dengan hampir semua pelarut (misalnya air, etanol, metanol, isopropanol, minyak nabati, gliserin, dll.), pengoperasian yang sederhana dan aman, kebutuhan perawatan yang rendah, serta banyak keunggulan lainnya.
Tabel di bawah membandingkan ekstraksi ultrasonik dengan metode ekstraksi konvensional lainnya, dengan menonjolkan keunggulan UAE.
Ekstraktor ultrasonik dari Hielscher unggul dalam efisiensi, keandalan, dan kemudahan penggunaan
| Ekstraksi Ultrasonik | Maserasi | Ekstraksi CO2 . | Soxhlet | Perkolasi | |
|---|---|---|---|---|---|
| Pelarut | kompatibel dengan hampir semua pelarut | air, pelarut berbasis air dan nonair | CO2 | air, pelarut berbasis air dan nonair | pelarut organik |
| Suhu | ekstraksi nontermal, kontrol suhu yang presisi |
suhu lingkungan | dengan pemanasan | suhu lingkungan, sesekali dilakukan pemanasan |
di atas suhu kritis 31°C |
| Tekanan | dapat menggunakan tekanan atmosfer maupun tekanan yang ditingkatkan |
tekanan atmosfer | tekanan atmosfer | tekanan atmosfer | tekanan sangat tinggi (di atas tekanan kritis 74 bar) |
| Waktu Pemrosesan | cepat | sangat lambat | lambat | sangat lambat | sedang |
| Jumlah Pelarut | rendah, muatan padatan bahan tumbuhan yang tinggi dalam pelarut, terutama ketika konfigurasi sel alir digunakan |
besar | sedang | besar | sejumlah besar fluida superkritis CO2 |
| Polaritas Ekstrak Alami | bergantung pada pelarut; untuk mengekstraksi senyawa nonpolar dan polar, disarankan ekstraksi dua tahap dengan menggunakan dua pelarut |
bergantung pada pelarut | bergantung pada pelarut | bergantung pada pelarut | bergantung pada tekanan (lebih polar pada tekanan yang lebih tinggi) |
| Fleksibilitas / Skalabilitas | untuk ekstraksi batch dan inline, skalabilitas linear |
hanya ekstraksi batch, skalabilitas terbatas |
hanya ekstraksi batch, skalabilitas terbatas |
hanya ekstraksi batch, skalabilitas terbatas |
hanya ekstraksi batch, skalabilitas linear terbatas, sangat mahal |
Mengapa Ekstraksi Ultrasonik Begitu Efisien?
Mekanisme intensifikasi ekstraksi oleh ultrasound berdaya tinggi terutama disebabkan oleh fenomena kavitasi akustik. Kavitasi ultrasonik menyebabkan tumbukan antarpartikel biomassa botani, yang mengakibatkan fragmentasi antarpartikel dan pengurangan ukuran partikel. Ketika gelembung kavitasi runtuh pada permukaan padatan tumbuhan, erosi dan sonoporasi memperluas permukaan partikel lebih lanjut. Perpindahan massa yang meningkat akibatnya memudahkan pelepasan molekul seperti protein, lipid, gula, vitamin, antioksidan, fitokimia, dan serat pangan. Gaya geser yang dihasilkan secara ultrasonik meningkatkan penetrasi pelarut ke dalam matriks seluler bahan botani dan meningkatkan permeabilitas membran sel. Mekanisme ultrasound berdaya tinggi ini menghasilkan intensifikasi proses yang signifikan ketika ultrasonikasi diterapkan untuk ekstraksi bahan botani.
- rendemen tinggi
- ekstrak berkualitas premium
- proses yang sangat efisien dan cepat
- biaya operasional rendah
- hasil yang dapat direproduksi
- skalabilitas linear
- pengoperasian sederhana & aman
- ketangguhan
Dapatkan Informasi Teknis tentang Ekstraktor Ultrasonik Hielscher dan Keunggulannya!
Hielscher Ultrasonics merancang, memproduksi, dan mendistribusikan ekstraktor ultrasonik berkinerja tinggi untuk pemrosesan batch dan kontinu pada semua skala produksi. Selain standar teknis tertinggi, ketangguhan luar biasa, dan pengoperasian 24/7/365 untuk operasi yang sangat efisien, ultrasonikator Hielscher mudah dan andal dioperasikan. Efisiensi tinggi, perangkat lunak cerdas, menu intuitif, pencatatan data otomatis, dan kontrol jarak jauh melalui peramban hanyalah beberapa fitur yang membedakan ekstraktor Hielscher dari peralatan ekstraksi lainnya.
Keunggulan Ekstraktor Ultrasonik Hielscher
Efisiensi
- Rendemen lebih tinggi
- Proses ekstraksi cepat – dalam hitungan menit
- Ekstrak berkualitas tinggi – ekstraksi nontermal yang ringan
- Pelarut ramah lingkungan (air, etanol, gliserin, minyak nabati, dll.)
Kesederhanaan
- Pasang dan gunakan – Penyiapan dan pelatihan dalam hitungan jam
- Kapasitas pemrosesan tinggi – Untuk produksi ekstrak skala besar
- Pengoperasian secara batch atau inline kontinu
- Penyiapan sederhana – Mendukung berbagai tegangan, dan hanya memerlukan penyambungan empat selang
- Dapat dipindahkan
- Peningkatan skala linear – tambahkan sistem ultrasonik lain secara paralel untuk meningkatkan kapasitas
- Pemantauan dan kontrol jarak jauh – melalui PC, ponsel pintar, atau tablet
- Tidak memerlukan pengawasan proses – Siapkan dan jalankan
- Kinerja Tinggi – dirancang untuk produksi kontinu 24/7
- Ketangguhan dan kebutuhan perawatan rendah
- Kualitas tinggi – dirancang dan dibuat di Jerman
- Pengisian dan pengosongan cepat antarbatch
- Mudah dibersihkan
Keselamatan
- Sederhana dan aman dioperasikan
- Ekstraksi tanpa pelarut atau berbasis pelarut (air, etanol, minyak nabati, gliserin, dll.)
- Tanpa tekanan dan suhu tinggi
- Tersedia sistem tahan ledakan bersertifikasi ATEX
- Mudah dikontrol (juga melalui kontrol jarak jauh)
Pelarut untuk Ekstraksi Ultrasonik
Pilih pelarut ideal untuk proses ekstraksi Anda: air, campuran air-alkohol, isopropil alkohol, heksana, etanol, metanol, butana, minyak nabati, gliserin,
pelarut nontoksik, serta semua pelarut standar lainnya kompatibel dengan ekstraksi ultrasonik.
Ekstraksi Ultrasonik dengan Air Dingin: Meskipun secara teknis air merupakan pelarut, yang disebut pelarut universal, ekstraksi berbasis air secara umum dianggap sebagai ekstraksi tanpa pelarut. Ekstraksi ultrasonik tanpa pelarut tidak memerlukan zat asing apa pun. Sluri air dan bahan tumbuhan disonikasi untuk memecah dinding sel tumbuhan sehingga molekul bioaktif dilepaskan ke dalam air (pelarut). Sonikasi merupakan metode mekanis murni yang tidak mengubah bahan baku dan ekstrak secara kimiawi. Oleh karena itu, ekstraksi ultrasonik merupakan teknik pilihan untuk menghasilkan ekstrak botani berkualitas tinggi.
Ultrasonikator tipe probe UIP1000hdT dengan pengaduk untuk produksi ekstrak botani seperti kanabinoid (misalnya, CBD, THC, CBG)
Tabel di bawah memberikan gambaran perkiraan kapasitas pemrosesan ekstraktor ultrasonik kami (pemrosesan batch dan aliran tembus):
| Volume Batch | Laju Alir | Perangkat yang Direkomendasikan |
|---|---|---|
| 1 hingga 500mL | 10 hingga 200mL/min | UP100H |
| 10 hingga 2000mL | 20 hingga 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 hingga 20L | 0,2 hingga 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 hingga 100L | 2 hingga 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 hingga 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | lebih besar | kelompok unit UIP16000 |
Hubungi Kami! / Tanyakan kepada Kami!
Instalasi industri ekstraktor ultrasonik UIP4000hdT untuk produksi ekstrak botani.
Hielscher Ultrasonics memproduksi dan memasok ekstraktor ultrasonik berkinerja tinggi untuk skala laboratorium, percontohan, dan industri.
Literatur / Referensi
- 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.
- Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extraction and characterization of proteins from banana (Musa Sapientum L) flower and evaluation of antimicrobial activities. J Food Sci Technol (February 2018) 55(2):658–666.
- Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
- V. Lobo, A. Patil,A. Phatak, N. Chandra (2010): Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacognosy Reviews 2010 Jul-Dec; 4(8): 118–126.
Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizer ultrasonik berkinerja tinggi dari skala laboratorium hingga industri.