Teknologi ultrasound Hielscher

Ultrasonikasi Membantu Katalitik Ekstraksi

Reaktor ultrasonik Hielscher digunakan di banyak industri untuk membantu dan memperbaiki proses ekstraksi katalitik (CEP) atau yang disebut ekstraksi fasa transfer (PTE). Ekstraksi katalitik melibatkan sistem fase tak bercampur heterogen, seperti cair-cair atau cair-padat. Gaya geser tinggi dan kekuatan ultrasonik meningkatkan tingkat pelarutan zat terlarut secara signifikan mengarah pada ekstraksi yang lebih cepat dan lebih lengkap. Selain itu, efek ini dapat digunakan untuk mengurangi jumlah pelarut atau asam yang akan digunakan. Sebagai teknik yang telah terbukti, ekstraksi ultrasonikasi membantu ekstraksi serta sering digunakan, karena meningkatnya permintaan akan teknik ekstraksi yang ramah lingkungan dengan waktu ekstraksi yang mudah, singkat serta dapat mengurangi konsumsi dari pelarut organik.

Ekstraksi katalik/Ekstraksi Fasa Transfer-Fundamental

Istilah “Pengolahan Ekstraksi Katalitik (CEP) atau Phase Transfer Extraction (PTE) menggambarkan distribusi cair-cair atau padat-cair saat ekstraksi dan pengangkatan analit difokuskan. Oleh karena itu, pengencer cair atau padat harus didispersi / diemulsi ke dalam pelarut (fase cair). Dengan istilah “Ekstraksi” hanya zat aktif dalam pelarut dijelaskan (yaitu fasa organik homogen '’ yang terdiri dari ekstraktan, pengencer dan / atau pengubah) yang terutama bertanggung jawab untuk transfer zat terlarut dari 'berair’ untuk ' organik’ fase. [IUPAC]. Hal target, yang diekstrak yang disebut ekstrak.
Metode ekstraksi tradisional, ekstraksi soxhlet, maserasi, microwave, perkolasi, ekstraksi di bawah refluks dan penyulingan uap, atau turbo-ekstraksi seringkali lambat dan tidak efisien dan / atau memerlukan pelarut berbahaya dalam jumlah besar sehingga menghasilkan proses biaya dan yang memakan banyak waktu. Itu berbahaya bagi lingkungan.
Ultrasound adalah alternatif yang telah terbukti untuk metode ekstraksi konvensional yang memberikan ekstraksi yang lebih cepat dan lebih lengkap dengan sedikit atau tidak ada pelarut berbahaya! Ultrasound adalah teknik yang ampuh untuk proses yang aman dan ramah lingkungan.

Prinsip dari Ultrasoniksi Membantu Katalitik Ekstraksi

Untuk ekstraksi suatu zat, fasa yang tidak bercampur harus dicampur sehingga zat yang akan diekstraksi dapat dilarutkan dari fasa pembawa ke dalam fase pelarut. Ekstraksi transfer fasa yang paling umum dilakukan dari fase dispersi ke dalam fasa kontinu, yang berarti tetesan dan partikel perlu didispersikan secara homogen ke dalam pelarut.
Kekuatan ultrasound abdalah teknologi pencampuran dan ekstraksi yang terkenal yang memiliki beberapa efek positif pada proses ekstraksi:

  • Meningkatkan reaksi kinetika
  • Campuran halus pembawa (sorbens) dan pelarut
  • Peningkatan interfacial antara dua fase
  • Peningkatan massa transfer
  • Penghapusan lapisan pasivasi dari permukaan partikel
  • cell disruption & disintegrasi
  • Ekstraksi lebih lengkap menghasilkan hasil panen lebih tinggi
  • Sederhana & operasi yang aman
  • Proses Aman: Ramah lingkungan

Prinsip Kerja Kavitasi Ultrasonik

Keunggulan yang disebutkan di atas dari ultrasound pada proses ekstraksi adalah efek ultrasonik Kavitasi. Saat gelombang ultrasound kuat digabungkan ke dalam media cair, gelombang menciptakan tekanan tinggi / tekanan rendah. Selama siklus tekanan rendah, gelembung kecil atau rongga muncul dalam cairan sonicated. Gelembung ini tumbuh di beberapa siklus tekanan rendah sampai mereka tidak dapat menyerap lebih banyak energi. Ketika gelembung-gelembung tersebut telah mencapai tahap penyerapan energi maksimum, mereka akan mengalami kekerasan hebat selama siklus tekanan tinggi. Ledakan gelembung tersebut menciptakan kondisi yang sangat ekstrim secara lokal seperti suhu yang sangat tinggi (sekitar 5.000K), tekanan sangat tinggi (sekitar 2.000 nm), tingkat pendinginan yang sangat tinggi dan jet cair dengan kecepatan hingga 280m / s (sekitar 630mph) . Fenomena ini disebut Kavitasi. Kondisi ekstrim ini membuat ultrasonikasi menjadi metode yang ampuh dan serbaguna untuk pemrosesan cair.
Untuk tujuan ekstraksi, dua fase dicampur secara intensif di bidang kavitasi ultrasonik. Tetesan dan partikel dipecah menjadi submikron dan nano. Ini mengembangkan permukaan yang diperbesar untuk perpindahan massa yang ditingkatkan dari satu fasa ke fase lainnya. Antarmuka yang meningkat antara kedua fase tersebut menghasilkan area permukaan kontak yang diperbesar untuk ekstraksi sehingga perpindahan massa ditingkatkan karena penghilangan lapisan cair stagnan pada batas fasa. Perpindahan massa meningkat lebih lanjut karena pemindahan lapisan pasivasi dari permukaan partikel. Untuk ekstraksi bahan biologis dari sel dan jaringan, perpindahan massa meningkat akibat gangguan sel ultrasonik. Semua efek ini menyebabkan ekstraksi yang lebih lengkap menghasilkan hasil panen yang lebih tinggi.

Manfaat Ekstraksi dengan Ultrasonik:

  • menghancurkan pembatas lapisan
  • mengatasi kekuatan van-der-Waals
  • pergerakan cairan tak jenuh ke kontak permukaan
  • mengurangi atau eliminiate kebutuhan agen transfer
  • mengurangi waktu, suhu, dan/atau konsentrasi
  • kurang lebih dibandingkan dengan volume yang dibutuhkan untuk saturasi penuh
  • kurang volume untuk dimurnikan (misal oleh distilasi, penguapan, pengeringan)
  • reaktor tidak terus-menerus bergerak (CSR)
  • menghemat daya
  • tidak ada pemrosesan batch tapi inline
  • gunakan pelarut kurang kadar asamnya atau lebih murah
  • hindari pelarut, gunakan cairan sebagai gantinya
  • proses konsentrasi padatan tinggi atau slurry viskositas yang tinggi
  • pengolahan yang aman: ramah lingkungan
  • menggunakan asam organik, seperti asam malat atau asam sitrat
  • menghindari proses ekstraksi multistage
Ultrasound dengan daya yang tinggi adalah teknik yang telah terbukti untuk mengekstrak komponen yang menghasilkan hasil lebih tinggi dan pemrosesan lebih cepat (Klik untuk memperbesar!)

Ekstraksi yang cepat dan efisien dengan sonikasi

Ultrasonik ekstraksi untuk:

  • Biologi
  • Kimia
  • Makanan & pharma
  • analisis
  • pemrosesan nuklir
  • aplikasi pertambangan
  • desulfurisasi
  • senyawa organik
  • geokimia
  • Purification / Pemurnian

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.


Ekstraksi Cair-Cair

Proses Konvensional: Ekstraksi cair-cair adalah metode partisi untuk mengekstrak zat dari satu fase cair ke dalam fase cair lain berdasarkan zat yang relatif solubilities dalam dua fase cair immiscible berbeda. Penggunaan ultrasonics meningkatkan tingkat di mana zat terlarut ditransfer antara dua fase oleh kinerja yang tinggi Mixing, Emulsifying, dan Dissolving / Melarutkan!
Ekstraksi cair-cair adalah teknik pemisahan untuk mengisolasi dan memusatkan komponen berharga dari larutan berair dengan menggunakan pelarut organik. Ekstraksi cair-cairan sering diterapkan bila teknik pemisahan lainnya (misalnya penyulingan) tidak efektif. Ekstraksi cair-cair digunakan dalam farmasi & kosmetik (senyawa aktif, APIs, wewangian), serta industri makanan dan pertanian, untuk kimia organik dan anorganik, industri petrokimia, dan hidrometalurgi.

Masalah: Masalah yang umum adalah immiscibility fasa cair (pelarut dan pengencer tidak bercampur), sehingga diperlukan metode pencampuran yang tepat. Sebagai pencampuran kedua fasa cair mendorong perpindahan fasa antara pelarut dan pelarut, metode pendispersi atau emulsifikasi yang andal sangat penting. Semakin halus campuran dan semakin tinggi area kontak antara kedua fase, semakin baik soluent dapat melakukan perjalanan dari satu fase cair ke fase cair lainnya. Proses ekstraksi konvensional kebanyakan kurang dalam pendorongan perpindahan massa sehingga proses ekstraksi lambat dan seringkali tidak lengkap. Untuk memperbaiki ekstraksi, seringkali pelarut dalam jumlah berlebihan digunakan, yang mengakibatkan prosesnya menjadi mahal dan menimbulkan polusi lingkungan.

Solusi: Ultrasonic Liquid-Liquid Extraction melengkapi teknik ekstraksi cairan cair tradisional di berbagai titik:
Kekuatan ultrasound menggabungkan dua atau lebih fase cair yang bisa diandalkan dan mudah bersama. Dengan ultrasonication, tetesan bisa dikurangi menjadi nano-size jadi halus mikro dan emulsi nano diperoleh. Dengan demikian, gaya kavitasi yang dihasilkan mendorong perpindahan massa antara fase cair. Dimana sonikasi dapat dijalankan dalam sistem inline yang kontinyu, volume yang besar dan cairan yang sangat kental dapat ditangani tanpa masalah.
Tetapi juga mikro ekstraksi, misalnya untuk keperluan analitis, dapat juga ditingkatkan dengan sonikasi (misalnya Ion berbasis cairan mikro-ekstraksi dengan emulsifikasi ultrasonik).

Kekuatan ultrasonik yang kuat adalah teknik yang terkenal dan handal untuk ekstraksi (klik untuk memperbesar!)

Ultrasonik kavitasi dalam cairan

Manfaat Ekstraksi dengan Ultrasonik:
Daya ultrasonik yang kuat – dihasilkan oleh frekuensi rendah / daya yang besar dari ultrasound – membantu untuk

  • membentuk kembali tetesan
  • menghindari emulsi transfer agen atau katalis amphiphillic
  • menghindari penggunaan deterjen atau surfaktan
  • menghindari amphiphillic catalsts, deterjen atau surfaktan
  • menghasilkan emulsi begolak yang tidal stabil tanpa lapisan surfaktan

Ekstraksi Padat-Cair

Tujuan ekstraksi padat-cair atau ekstraksi fase padat (SPE) adalah memisahkan analit, yang dilarutkan atau tersuspensi dalam campuran cair, dan untuk mengisolasinya dari matriks sesuai dengan sifat fisik dan kimianya. Oleh karena itu, isolat tersebut dielusi dari sorben dengan bantuan pelarut yang tepat. Zat yang diekstraksi disebut elute.
Teknik SPE konvensional adalah maserasi, ekstraksi soxhlet, perkolasi, kombinasi refluks dan distilasi uap, atau pencampuran kecepatan tinggi / turbo-ekstraksi. Ekstraksi padat-cair adalah prosedur umum untuk memisahkan senyawa dalam biologi, kimia dan juga di industri makanan, farmasi dan kosmetik. Ekstraksi logam juga dikenal sebagai pencucian.
Masalah: Teknik SPE konvensional dikenal memakan waktu dan memerlukan pelarut dalam jumlah relatif besar yang sebagian besar berbahaya bagi lingkungan dan mencemari lingkungan. Suhu proses yang tinggi bahkan dapat menyebabkan kerusakan ekstrak sensitif pada termal.
Solusi: Dengan ekstraksi padat-cair yang dibantu secara ultrasonik, masalah umum SPE tradisional dapat diatasi secara normal. Sebagai sonikasi memberikan distribusi padatan yang baik pada fase pelarut, batas antarmuka yang lebih besar tersedia sehingga perpindahan massa zat target ke dalam pelarut ditingkatkan. Hal ini menghasilkan ekstraksi yang lebih cepat dan lebih lengkap, sementara penggunaan pelarut dikurangi atau dihindari sama sekali (gunakan air sebagai fasa cair). Dengan penerapan ultrasound daya, ekstraksi fase padat dapat dilakukan lebih efisien, ekonomis, dan ramah lingkungan. Karena pengurangan atau penghindaran pelarut yang tercemar atau berbahaya, ekstraksi ultrasonik dapat dianggap ramah lingkungan serta proses yang aman. Secara ekonomi, biaya proses berkurang karena penghematan energi, pelarut, dan waktu.

Ekstraksi Pelarut

Dalam kasus ekstraksi pelarut, pelarut (misalnya pelarut organik) digunakan untuk melarutkan dan memisahkan senyawa dari cairan lain (misalnya fasa berair). Umumnya, zat terlarut polar lebih larut dalam pelarut polar lebih banyak, dan zat terlarut kurang polar pada pelarut yang kurang polar. Dengan menggunakan ekstraksi pelarut, adalah mungkin untuk memisahkan tiofena teroksidasi (sulfoksida, sulfon) dari fasa minyak menggunakan pelarut asetonitril atau pelarut polar lainnya. Ekstraksi pelarut juga digunakan untuk mengekstrak bahan, seperti uranium, plutonium, atau torium dari larutan asam menjadi organofosfat tri- n-butil fosfat (PUREX proses).
Mengurangi penggunaan pelarut Anda: Penggunaan ultrasonics meminimalkan penggunaan pelarut dalam proses dan mengoptimalkan beban produk dalam pelarut. Ini juga menyebabkan ekstraksi yang lebih cepat dan lebih lengkap.
Klik di sini untuk membaca lebih lanjut tentang Desulphurization Oxidative Ultrasonically Assisted!

Ultrasonikasi Membantu Ektraksi Soxhlet

Ekstraksi soxhlet adalah teknik ekstraksi padat-cair yang sering digunakan laboratorium sintetis dan analitik. Ekstraksi Soxhlet terutama diterapkan bila suatu zat hanya memiliki kelarutan terbatas dalam pelarut, dan pengotornya tidak larut dalam pelarut tersebut.
Ultrasound bisa sangat berhasil dikombinasikan dengan ekstraksi Soxhlet sehingga menghasilkan hasil yang meningkat dan waktu ekstraksi yang lebih pendek.
Silahkan klik di sini untuk mempelajari lebih lanjut tentang ultrasonically dibantu Soxhlet ekstraksi!

Ekstraksi saat Mencair

Ekstraksi cair-cair dapat dilakukan dalam campuran dimana salah satu atau kedua fasa cair mencair, seperti garam cair atau logam cair, seperti merkuri. Sonikasi inline yang kuat dalam reaktor sel aliran ultrasonik memungkinkan pemrosesan bahkan cairan dengan viskositas tinggi seperti mencair.

Leaching

Pencucian menjelaskan penggunaan asam, pelarut atau air panas untuk selektif melarutkan zat terlarut dari pembawa padat tidak larut inert. Pencucian sering digunakan dalam pertambangan untuk mengekstrak logam dari bijih.
Manfaat Ultrasonic Pelucutan:

  • mencuci lubang kecil dari bahan berpori
  • mengatasi selektifitas membran
  • menghancurkan padatan, delaminate dan deagglomerate padatan
  • menghapus lapisan pasif
  • penghapusan lapisan oksida
  • basah semua permukaan material khususnya untuk permukaan yang tinggi cairan ketegangan
  • geser menipis

Klik di sini untuk mempelajari lebih lanjut tentang pencucian ultrasonik!

Hielscher Peralatan untuk Setiap Skala

Sonication skala laboratorium, bench-Top dan skala produksi
Semua perangkat ultrasonik Hielscher dibangun untuk operasional 24h / 7d, bahkan homogenizers laboratorium ultrasonik dapat memproses volume yang cukup banyak baik dalam batch mode atau flow-through. Bench-top dan industri dirancang dan dibangun di kelas industri sehingga volume tinggi dan viskositas tinggi dapat diproses tanpa masalah. – bahkan di bawah kondisi yang menuntut seperti tekanan tinggi dan suhu tinggi (misalnya dikombinasikan dengan CO superkritis2untuk proses ekstrusi dll). Ultrasonikator Hielscher kuat mampu menangani pelarut, cairan abrasif, dan korosif. Aksesori yang sesuai memungkinkan untuk menyesuaikan sistem ultrasonik secara optimal dengan persyaratan proses ekstraksi. Untuk instalasi di lingkungan berbahaya, sistem ultrasonik tahan ledakan ATEX atau FM available.
Dengan demikian, sistem ultrasonik Hielscher yang kuat dan daya yang kuat dari dan jangkauannya yang luas Aksesoris memungkinkan untuk sonikasi bahan-bahan seperti air panas / cairan, acidics, logam cair, cairan garam, pelarut (misalnya metanol, heksana; pelarut organik, kutub misalnya asetonitril).

Ekstraksi transfer fasa ultrasonik atau ekstraksi katalitik dapat direalisasikan sebagai proses dua tahap sederhana

Flowchart: Tahap tahap ultrasonik fasa transfer ekstraksi

Literatur / Referensi

  • Bendicho, C .; De La Calle, saya .; Pena, F .; Costas, M .; Cabaleiro, N .; Lavilla, I. (2012): USG-dibantu pretreatment dari sampel padat dalam konteks kimia analitik hijau. Tren Analytical Chemistry, Vol. 31, 2012. 50-60.
  • IUPAC. Kompendium Kimia Terminologi, 2nd ed. (itu “Buku emas”). Disusun oleh A. D. McNaught dan A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). XML secara online dikoreksi versi: http://goldbook.iupac.org (2006) yang dibuat oleh M. Nic, J. Jirat, B. Kosata; update disusun oleh A. Jenkins. ISBN 0-9678550-9-8.
  • Oluseyi, T .; Olayinka, K .; Alo, B .; Smith, R. M. (2011): Perbandingan ekstraksi dan teknik bersih-bersih untuk penentuan hidrokarbon aromatik polisiklik dalam sampel tanah yang terkontaminasi. Afrika Jurnal Lingkungan Sains dan Teknologi Vol. 5/7, 2011. 482-493.
  • 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.
  • Wang, L .; Weller, C. L. (2006): Kemajuan terbaru dalam ekstraksi nutraceuticals dari tanaman. Tren di Ilmu Pangan & Teknologi 17, 2006. 300-312.

Hubungi kami / informasi lebih lanjut

Hubungi kami mengenai kebutuhan pengolahan Anda. Kami akan merekomendasikan parameter setup dan pengolahan yang paling cocok untuk proyek Anda.





Harap dicatat bahwa Kebijakan pribadi.




Fakta-fakta yang Patut Diketahui

Pengolahan cairan ultrasonik sering disebut sonication, ultrasonication, sonification, insonation, ultrasonik iradiasi, atau penerapan medan akustik. Semua istilah ini menggambarkan kopling gelombang ultrasound dengan daya yang tinggi menjadi media cair untuk mencapai ultrasonik

Karena ultrasound daya adalah teknik pemrosesan serbaguna, maka perangkat ultrasonik dikenal dengan berbagai macam istilah seperti probe sonicator, sonic lyser, ultrasound disruptor, ultrasonic grinder, sono-ruptor, sonifier, sonic dismembrator, cell disrupter, ultrasonic disperser or dissolver.