Ekstraksi Fluida Superkritis yang Ditingkatkan dengan Ultrasonik Berdaya Tinggi
Ekstraksi ultrasonik, baik sendiri maupun dikombinasikan dengan metode ekstraksi alternatif seperti ekstraksi pelarut atau ekstraktor CO2 superkritis, berhasil digunakan untuk mengekstrak seluruh spektrum kanabinoid dari tanaman kanabis (hemp dan mariyuana). Pada mariyuana, komponen kanabinoid utamanya adalah Δ9-tetrahidro-kanabinol (Δ9-THC) dengan efek psikotropiknya yang telah dikenal luas. Kanabinoid penting lainnya dengan aktivitas psikotropik yang lebih rendah atau tanpa aktivitas psikotropik terdapat pada hemp maupun mariyuana, dan mencakup asam kanabidiol (CBDA), kanabidiol (CBD), kanabigerol (CBG), kanabikromen (CBC), kanabinol (CBN), dan kanabisiklol (CBL), beserta homolog terkait C19 lainnya.
Ekstraksi CO2 Superkritis yang Ditingkatkan secara Ultrasonik
Kombinasi ultrasonik berdaya tinggi dan ekstraktor fluida superkritis (SFE) merupakan metode yang sangat efisien dan bersih untuk mempercepat dan meningkatkan proses perpindahan massa. Perpindahan massa antara bahan baku (misalnya, bahan nabati seperti daun, bunga, kuncup, dan sebagainya) dan pelarut (misalnya, CO2 superkritis) merupakan faktor pembatas selama proses ekstraksi. Keterbatasan perpindahan massa menurunkan efisiensi ekstraksi. Untuk mengimbangi kurangnya efisiensi tersebut, waktu ekstraksi harus diperpanjang atau rendemen ekstraksi harus dikorbankan.
Sonikasi berdaya tinggi merupakan teknologi yang telah terbukti untuk mengintensifkan reaksi lambat dengan meningkatkan perpindahan massa antara dua fase. Melalui getaran intens, gaya geser, dan turbulensi pengadukan, ultrasonik berdaya tinggi memaparkan bahan baku ekstraksi pada pelarut dengan laju yang jauh lebih tinggi. Hal ini menghasilkan rendemen ekstraksi yang lebih tinggi dan waktu ekstraksi yang lebih singkat. Sonikasi meningkatkan efisiensi ekstraksi semua jenis ekstraktor fluida superkritis:
- dengan meningkatkan rendemen
- dengan mempersingkat waktu ekstraksi
- dengan mengurangi tekanan yang diperlukan
- dengan meningkatkan kapasitas produksi secara keseluruhan
UIP2000hdT merupakan ekstraktor ultrasonik yang dapat dipasang melalui flensa pada kolom ekstraksi CO
Peningkatan perpindahan massa secara ultrasonik dalam proses ekstraksi CO2 superkritis dapat diwujudkan dengan mudah melalui pemasangan probe ultrasonik berkinerja tinggi seperti Cascatrode ke dalam ekstraktor fluida superkritis. Probe Hielscher Ultrasonics (juga dikenal sebagai horn ultrasonik, sonotrode) dapat disambungkan melalui sambungan flensa bersegel standar dan kompatibel dengan konektor swedge lock. Hal ini membuat pemasangan dan pengoperasian menjadi sederhana dan aman. Seperti semua sonikator Hielscher yang dikenal karena ketangguhan dan kinerjanya yang kontinu, sistem yang telah dipasang hanya memerlukan sedikit perawatan.
Sonikator dan probe Hielscher tersedia untuk
- ekstraktor fluida superkritis skala kecil / laboratorium
- skala semiindustri
- skala industri
Ekstraktor ultrasonik yang dipasang ke dalam sistem CO2 superkritis untuk meningkatkan perpindahan massa. Hal ini meningkatkan rendemen ekstraksi serta mengurangi waktu dan suhu ekstraksi.
gambar dan penelitian: Hu et al. 2007
Studi Kasus Ekstraksi CO2 Superkritis yang Ditingkatkan secara Ultrasonik
Ekstraksi Jahe: Balachandran et al. (2006) menyelidiki efisiensi ekstraksi CO2 superkritis berbantuan ultrasonik menggunakan sonikator Hielscher UIP500hdT. Mereka mempelajari pengaruh ultrasonik terhadap ekstraksi superkritis menggunakan jahe yang dikeringkan dengan metode pengeringan beku. “Rendemen senyawa pemberi rasa pedas dari jahe meningkat secara signifikan di bawah pengaruh ultrasonik, dengan peningkatan hingga 30% menjelang akhir periode ekstraksi.” (Balachandran et al. 2006)
Baca lebih lanjut tentang ekstraksi jahe secara ultrasonik!
Citra FESEM partikel jahe. (A) Percobaan tanpa sonikasi, (B) percobaan dengan sonikasi menggunakan UIP500hdT .
Gambar dan penelitian: Balachandran et al. 2006
- mengintensifkan perpindahan massa selama SFE
- meningkatkan rendemen ekstrak
- mempercepat ekstraksi SFE
- dengan mudah menangani tekanan tinggi
- menangani berbagai bahan baku
- dipasang sebagai peningkatan pada sistem SFE yang sudah ada
- dipasang secara fleksibel
- dikendalikan secara presisi
- dikendalikan dari jarak jauh
- dioperasikan dengan aman
Ekstraktor Ultrasonik Berdaya Tinggi untuk Ekstraksi Fluida Superkritis
Sonikator Hielscher dapat dengan mudah dipasang pada ekstraktor CO2 superkritis standar apa pun untuk meningkatkan perpindahan massa dan dengan demikian meningkatkan rendemen ekstraksi.
Probe ultrasonik tipe CascatrodeTM sangat cocok untuk diintegrasikan ke dalam ekstraktor CO2 , karena cascatrode Hielscher memiliki luas permukaan yang besar, yang menghasilkan kavitasi kuat di dalam tangki besar sistem ekstraksi CO2 sehingga dapat memproses volume besar dengan mudah. Prosesor ultrasonik industri Hielscher Ultrasonics yang tangguh dan andal dapat menghasilkan amplitudo yang sangat tinggi. Amplitudo hingga 200µm dapat dengan mudah dijalankan secara kontinu dalam pengoperasian 24/7. Untuk amplitudo yang lebih tinggi lagi, tersedia sonotrode ultrasonik yang dibuat sesuai kebutuhan. Pengoperasian kontinu yang andal pada amplitudo tinggi serta ketangguhan dan kebutuhan perawatan yang rendah dari ekstraktor ultrasonik Hielscher menjadikannya peralatan ideal untuk dipasang ke dalam ekstraktor CO2 superkritis / subkritis untuk penelitian dan pengembangan (R&D) maupun penggunaan komersial.
- kinerja tinggi secara kontinu
- pengoperasian 24/7/365
- kontrol proses yang presisi
- ketangguhan
- kebutuhan perawatan yang rendah
- aman dan mudah dioperasikan
- kontrol jarak jauh melalui peramban
Tabel di bawah ini memberikan gambaran tentang perkiraan kapasitas pemrosesan sonikator kami:
| Volume Batch | Laju Alir | Perangkat yang Direkomendasikan |
|---|---|---|
| 10 hingga 2000mL | 20 hingga 400mL/min | UP200St, UP400St |
| 0,1 hingga 8L | 0,2 hingga 2L/min | UIP500hdT |
| 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 | gabungan beberapa UIP16000 |
Hubungi Kami! / Tanyakan kepada Kami!
Literatur / Referensi
- S. Balachandran, S.E. Kentish, R. Mawson, M. Ashokkumar (2006): Ultrasonic enhancement of the supercritical extraction from ginger. Ultrasonics Sonochemistry
Volume 13, Issue 6, Sept. 2006. 471-479. - Yanxiang Gao, Bence Nagy, Xuan Liu, Béla Simándi, Qi Wang (2009): Supercritical CO2 extraction of lutein esters from marigold (Tagetes erecta L.) enhanced by ultrasound. The Journal of Supercritical Fluids. Volume 49, Issue 3, 2009. 345-350.
- E. Riera, A. Blanco, J. García, J. Benedito, A. Mulet, J. A. Gallego-Juárez, M. Blasco (2010): High-power ultrasonic system for the enhancement of mass transfer in supercritical CO2 extraction processes. Ultrasonics, 50, 2010, 306-309.
- Ai-jun Hu, Shuna Zhao, Hanhua Liang, Tai-qiu Qiu, Guohua Chen (2007): Ultrasound assisted supercritical fluid extraction of oil and coixenolide from adlay seed. Ultrasonics Sonochemistry Volume 14, Issue 2, Feb. 2007. 219-224.
Ultrasonik berkinerja tinggi! Rangkaian produk Hielscher mencakup seluruh spektrum, mulai dari sonikator laboratorium yang ringkas, unit meja, hingga sistem ultrasonik skala industri penuh.