Glicerina come solvente per l'estrazione a ultrasuoni
La glicerina o il glicerolo possono essere utilizzati come puro (100%) o come miscela di glicerina e acqua o etanolo per l'estrazione botanica. Scoprite i vantaggi dell'utilizzo della glicerina come solvente di estrazione nei processi di sonicazione.
Estrazione botanica in glicerina mediante sonicazione
L'estrazione botanica è un processo fondamentale nella chimica analitica, nella biochimica e nella ricerca sui prodotti naturali, finalizzato all'isolamento di componenti specifici da miscele complesse. I metodi di estrazione tradizionali, come la macerazione o l'estrazione Soxhlet, richiedono spesso lunghi tempi di lavorazione e l'uso di solventi organici, che possono comportare rischi per l'ambiente e la salute. Nell'ultimo decennio, l'estrazione a ultrasuoni ha sostituito le tecniche di estrazione tradizionali come la macerazione, l'estrazione di Soxhlet e l'estrazione con solventi, poiché la sonicazione è più efficiente, più veloce, più efficace e più rispettosa dell'ambiente. Oltre ai vantaggi dell'estrazione a ultrasuoni, questa tecnica consente di utilizzare il solvente preferito. Gli estrattori a ultrasuoni possono persino trattare la glicerina vegetale pura come solvente.
Omogeneizzatore a ultrasuoni UP400ST per l'estrazione di erbe utilizzando la glicerina come solvente.
La glicerina vegetale è un solvente di estrazione ideale grazie alle sue proprietà non tossiche e non irritanti e alla sua capacità di preservare la stabilità e la potenza dei composti bioattivi sensibili. Sia la glicerina pura che le miscele glicerina-acqua sono solventi utili per la produzione di estratti per integratori e nutraceutici, estratti aromatici, additivi alimentari e cosmetici.
Come funzionano gli ultrasuoni a sonda per l'estrazione?
I sonicatori utilizzati per l'estrazione botanica sfruttano la potenza degli ultrasuoni intensi. Attraverso la sonda ultrasonica, gli ultrasuoni ad alta intensità vengono trasmessi nel solvente, dove si formano numerose bolle di cavitazione. La rapida formazione e il collasso delle microscopiche bolle di cavitazione generano forze di taglio e un'intensa agitazione, alte temperature e pressioni localizzate. Queste forze sonomeccaniche rompono efficacemente le pareti cellulari e facilitano il rilascio di composti intracellulari. Questa tecnica di estrazione intensificata con gli ultrasuoni offre diversi vantaggi, tra cui la riduzione dei tempi di estrazione, l'aumento della resa e la capacità di processare sostanze termolabili senza una degradazione significativa.
Glicerina vegetale come solvente di estrazione
La glicerina vegetale, un liquido incolore, inodore e viscoso derivato dagli oli vegetali, è ampiamente riconosciuta per le sue proprietà di solvente. È atossica, biodegradabile e presenta un'eccellente solubilità per un'ampia gamma di composti organici. Come solvente, la glicerina vegetale offre diversi vantaggi rispetto ai solventi organici tradizionali:
- Sicurezza e impatto ambientale: La glicerina è atossica e rispettosa dell'ambiente, il che la rende una scelta preferibile per le applicazioni di chimica verde.
- Di qualità alimentare e farmaceutica: La glicerina vegetale è disponibile in qualità alimentare e farmaceutica. Essendo priva di alcol, commestibile e dal sapore dolce, la glicerina è un solvente apprezzato per gli estratti destinati agli alimenti e ai prodotti farmaceutici. Per i cosmetici, la glicerina è un solvente molto apprezzato grazie alle sue proprietà emollienti.
- Solubilità: Può sciogliere sia sostanze idrofile che idrofobe, ampliando la gamma di composti estraibili.
- Stabilità: La glicerina è chimicamente stabile e aiuta a preservare l'integrità dei composti sensibili durante l'estrazione.
Ultrasuonatore UIP1000hdT per l'estrazione botanica.
Protocollo: Estrazione ad ultrasuoni dalle foglie di erbe in glicerina
In questo protocollo vi guidiamo attraverso le fasi dell'estrazione a ultrasuoni dei composti bioattivi dalle foglie di erbe in glicerina pura. Potete guardare il video complementare qui sopra per avere un'impressione visiva del processo di estrazione a ultrasuoni.
È necessario:
- erbe fresche o secche
- 100% glicerina vegetale
- sonicatore a sonda, ad esempio UP400St con sonotrodo S24d22L2D
- bicchiere di vetro
- bottiglia di vetro scuro per la conservazione
Istruzioni passo per passo
- Tritare le foglie di erbe in piccoli pezzi (circa 5x5 mm).
- Mettere le foglie di erbe nel becher di vetro.
- Aggiungere la glicerina. Lasciare in ammollo le erbe per qualche minuto.
- Inserire la sonda del sonicatore nel becher. Centrare la sonda al centro del becher e assicurarsi che il sonotrodo non tocchi le pareti del recipiente.
- Impostare l'ampiezza al 100% e avviare la sonicazione.
- Monitorare la temperatura con il sensore di temperatura fornito con l'UP400St.
- Quando la temperatura sale al di sopra di quella che non si vuole superare, si può mettere in pausa il sonicatore per lasciare raffreddare l'impasto di glicerina. È possibile impostare un limite di temperatura nel menu dell'UP400St. Inoltre, è possibile inserire il becher di vetro in un bagno di ghiaccio.
- Sonicare per un apporto energetico totale di circa 200-250 W/g. (È possibile impostare l'apporto energetico mirato nel menu dell'UP400ST e di tutti i sonicatori digitali Hielscher). (È possibile impostare l'apporto energetico mirato nel menu dell'UP400ST e di tutti i sonicatori digitali Hielscher).
- Dopo la sonicazione, rimuovere il materiale vegetale esausto dalla glicerina mediante filtrazione. Si può usare un colino, carta da filtro o un panno da formaggio. Per facilitare la filtrazione della glicerina viscosa, utilizzare la filtrazione sotto vuoto.
Risoluzione dei problemi e suggerimenti:
Più la glicerina è fredda, maggiore è la sua viscosità. I liquidi altamente viscosi richiedono un sonicatore più potente. Il sonicatore UP400St, con una potenza di 400 watt, gestisce sovranamente la glicerina al 100% a temperatura ambiente. Se si utilizza un sonicatore di potenza inferiore, si può utilizzare una miscela di glicerina e acqua (ad esempio 50:50 %v/v).
Per la glicerina a freddo, un sonicatore industriale come il processore a ultrasuoni da 1000 watt UIP1000hdT è ideale per trattare solventi altamente viscosi.
La glicerina (glicerolo) è in grado di preservare l'integrità dei composti bioattivi e la sua natura non tossica e biodegradabile la rende un solvente interessante per le industrie farmaceutiche, cosmetiche e alimentari. In combinazione con le delicate condizioni di estrazione degli ultrasuoni, gli estratti di glicerina ultrasonica mostrano qualità e biodisponibilità eccellenti. Il processo di sonicazione garantisce la massima efficienza, con rese elevate, tempi di estrazione ridotti e bassi costi di lavorazione! Utilizzate il solvente che preferite, ottenete rese di estrazione eccellenti e una qualità superiore con i sonicatori Hielscher!
Protocollo: Estrazione di sostanze fitochimiche dalla radice di genziana
Un'applicazione pratica delle miscele glicerina-acqua nell'estrazione botanica a ultrasuoni è stata dimostrata nell'isolamento di sostanze fitochimiche come l'amarogentina dalla radice di genziana in glicerina al 50% utilizzando il sonicatore Hielscher UP200Ht. La radice di genziana contiene composti dal sapore amaro che sono interessanti per l'industria alimentare e delle bevande, oltre che per la medicina tradizionale.
L'amarogentina ha un valore di amarezza di 58.000.000 e si trova in concentrazione dello 0,15% nella radice di genziana. L'amaro della genziana è caratterizzato da un sapore netto. Grazie all'elevata potenza, i composti amaricanti della radice di genziana sono apprezzati come composti dal sapore forte.
Istruzioni passo per passo per l'estrazione a ultrasuoni della radice di genziana utilizzando la glicerina come solvente
L'uso di una miscela glicerina-acqua, combinato con il sonicatore UP200Ht ad alte prestazioni, consente di ottenere un'elevata resa di sostanze fitochimiche estratte. Le condizioni delicate della glicerina garantiscono la stabilità dei composti sensibili durante tutto il processo.
La glicerina e le sue miscele con acqua o etanolo offrono opzioni di solventi versatili per l'estrazione botanica a ultrasuoni. Nonostante le sfide poste dall'alta viscosità della glicerina, le apparecchiature di sonicazione avanzate come Hielscher UP200Ht sono in grado di gestire efficacemente questi solventi, garantendo un'estrazione efficiente di preziose sostanze fitochimiche. La capacità di personalizzare la composizione del solvente e di sfruttare la potenza delle onde ultrasoniche rende l'estrazione assistita da ultrasuoni una tecnica potente per l'isolamento di composti bioattivi da materiali vegetali.
Estrazione assistita da ultrasuoni in glicerina
La combinazione di ultrasuoni a sonda e glicerina vegetale come solvente rappresenta un approccio potente per l'estrazione. Gli effetti meccanici degli ultrasuoni aumentano il trasferimento di massa, migliorando l'efficienza della glicerina nel solubilizzare i composti target. Questa combinazione è particolarmente efficace per l'estrazione di composti bioattivi da materiali vegetali, come polifenoli, alcaloidi e oli essenziali.
Applicazioni dell'estrazione botanica a ultrasuoni in glicerina
Questa tecnica di estrazione ha applicazioni promettenti in vari campi:
- Prodotti farmaceutici: Isolamento di principi farmaceutici attivi dalle piante medicinali.
- Industria alimentare: Estrazione di aromi, colori e antiossidanti naturali.
- Cosmetici: Produzione di composti bioattivi per la cura della pelle e i prodotti di bellezza.
- Solventi eutettici profondi Grazie al basso costo, all'elevata disponibilità, alla non tossicità, alla non infiammabilità e alla non volatilità, il glicerolo e i solventi eutettici profondi a base di glicerolo sono ideali per l'estrazione a ultrasuoni dei polifenoli, offrendo una soluzione altamente sostenibile.
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Gli ultrasuoni Hielscher sono noti per i loro elevati standard di qualità e design. La robustezza e la facilità d'uso consentono un'agevole integrazione dei nostri ultrasuoni negli impianti industriali. Gli ultrasuonatori Hielscher sono in grado di gestire facilmente condizioni difficili e ambienti impegnativi.
Hielscher Ultrasonics è un'azienda certificata ISO e pone particolare enfasi sugli ultrasuonatori ad alte prestazioni, caratterizzati da tecnologia all'avanguardia e facilità d'uso. Naturalmente, gli ultrasuoni Hielscher sono conformi alla normativa CE e soddisfano i requisiti UL, CSA e RoH.
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasonori:
| Volume di batch | Portata | Dispositivi raccomandati |
|---|---|---|
| 0,5-1,5 mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 - 500mL | 10 - 200mL/min | UP100H |
| 10 - 2000mL | 20 - 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 - 20L | 0,2 - 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 - 100L | 2 - 10L/min | UIP4000hdt |
| Da 15 a 150L | Da 3 a 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 - 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | più grande | cluster di UIP16000 |
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Sonicator MSR-4 con 4 sonde ultrasoniche da 4kW (potenza ultrasonora totale 16kW) per l'estrazione industriale di composti bioattivi.
Letteratura / Riferimenti
- Sumbal Jamshaid, Dildar Ahmed (2022): Optimization of ultrasound-assisted extraction of valuable compounds from fruit of Melia azedarach with glycerol-choline chloride deep eutectic solvent. Sustainable Chemistry and Pharmacy, Volume 29, 2022.
- Jamshaid, S., Ahmed, D. & Aydar, A. Y. (2022): Ultrasound-assisted extraction optimization of polyphenols, flavonoids, and antioxidant compounds from fruit of Melia azedarach using a glycerol-based green deep eutectic solvent. Journal of Food Processing and Preservation, 46, e16657.
- Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 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.
Fatti che vale la pena conoscere sulla glicerina
Che cos'è la glicerina? La glicerina, nota anche come glicerolo, è un alcol trivalente con elevata solubilità in acqua e igroscopicità. Questo lo rende un solvente versatile in diverse applicazioni. La viscosità della glicerina vegetale è di circa 1400 centipoise a 20ºC. La glicerina è atossica, biodegradabile e riciclabile. È prodotta da fonti rinnovabili, il che la rende un solvente ecologico. Poiché la glicerina è a basso costo e altamente disponibile, è ampiamente utilizzata in vari settori industriali. Essendo non infiammabile e non volatile, la glicerina è sicura nella manipolazione e nello stoccaggio.
La glicerina è solubile in acqua, etanolo e metanolo, il che ne amplia l'applicabilità come solvente in diversi processi chimici.
Per quali applicazioni si usa la glicerina come solvente?
La glicerina è apprezzata per le sue diverse applicazioni nell'industria alimentare e cosmetica. L'uso della glicerina come solvente è una delle sue applicazioni principali, in quanto offre proprietà chimiche e un'elevata versatilità come solvente.
In Cosmetici e medicina: In cosmetica e in medicina, la glicerina è comunemente utilizzata come emolliente in creme e gel. Agisce come solvente per molte sostanze scarsamente solubili, migliorandone la biodisponibilità. L'efficacia della glicerina in queste applicazioni deriva dalla sua natura chimica di alcol trivalente, che le conferisce un'elevata solubilità in acqua e igroscopicità.
In Alimenti e bevande: La glicerina svolge molteplici funzioni nell'industria alimentare e delle bevande. Agisce come umettante, solvente e dolcificante, contribuendo alla conservazione degli alimenti. Viene anche utilizzata come riempitivo in alimenti a basso contenuto di grassi preparati in commercio, come i biscotti, e come agente addensante nei liquori.
Proprietà del poliolo: La glicerina, un poliolo (alcol dello zucchero), è riconosciuta per essere atossica, biodegradabile e riciclabile. È prodotta da fonti rinnovabili e funziona come un solvente polare protico grazie alla sua struttura di alcol triidrico. Questo lo rende altamente idrofilo e solubile in acqua, etanolo e metanolo.
Co-solvente per l'estrazione dell'acqua: La glicerina è un efficace co-solvente per i processi di estrazione con acqua, particolarmente noto per la sua efficacia nell'ottenere estratti di polifenoli.
Qual è il ruolo della glicerina nell'estrazione a ultrasuoni?
La glicerina, nota anche come glicerolo, è un liquido incolore, inodore e viscoso, ampiamente utilizzato come solvente nelle estrazioni botaniche. Le sue proprietà uniche la rendono particolarmente adatta all'estrazione di sostanze fitochimiche sensibili che potrebbero degradarsi in condizioni più difficili. Questa capacità della glicerina di preservare l'integrità dei composti bioattivi, unita alla sua natura non tossica e biodegradabile, la rende un solvente interessante per le industrie farmaceutiche, cosmetiche e alimentari. La glicerina pura è spesso utilizzata come solvente di estrazione, ma viene anche miscelata con acqua o etanolo in rapporti variabili.
Miscele di glicerina e acqua: La miscelazione della glicerina con l'acqua riduce la viscosità della soluzione, aumentando l'efficacia della cavitazione durante l'estrazione a ultrasuoni. Una miscela tipica potrebbe essere composta da 50% di glicerina e 50% di acqua, bilanciando la viscosità e l'efficacia del solvente. Questa combinazione è particolarmente efficace per estrarre composti come gli agenti amaricanti dalla radice di genziana, come dimostrato nei processi di ultrasuoni.
Miscele di glicerina-etanolo: L'aggiunta di etanolo alla glicerina crea una miscela di solventi con una viscosità inferiore e proprietà solventi migliorate. L'etanolo, essendo un buon solvente per molte sostanze fitochimiche, contribuisce a un'estrazione più efficiente dei composti, mentre la componente glicerina assicura la stabilità e la biocompatibilità dell'estratto finale.
Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni da laboratorio a dimensioni industriali.