Glicerina come solvente per l’estrazione a ultrasuoni

La glicerina, o glicerolo, può essere utilizzata pura (100%) oppure in miscela con 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 tempi di trattamento lunghi e l’impiego di solventi organici, che possono comportare rischi per l’ambiente e la salute. Nell’ultimo decennio, l’estrazione a ultrasuoni ha sostituito tecniche di estrazione tradizionali come la macerazione, l’estrazione Soxhlet e l’estrazione con solvente, poiché la sonicazione è più efficiente, più rapida, più efficace e più rispettosa dell’ambiente. Oltre a questi vantaggi dell’estrazione a ultrasuoni, questa tecnica consente di utilizzare il solvente desiderato. Gli estrattori a ultrasuoni possono persino utilizzare glicerina vegetale pura come solvente.

Come funzionano i sonicatori a sonda per l’estrazione?

I sonicatori utilizzati per l’estrazione botanica sfruttano la potenza di ultrasuoni intensi. Tramite la sonda a ultrasuoni, gli ultrasuoni ad alta intensità vengono trasmessi nel solvente, dove si formano numerose bolle di cavitazione. La rapida formazione e il collasso di microscopiche bolle di cavitazione generano forze di taglio e un’intensa agitazione, nonché temperature e pressioni elevate localizzate. Queste forze sonomeccaniche disgregano efficacemente le pareti cellulari e facilitano il rilascio dei composti intracellulari. Questa tecnica di estrazione intensificata dagli ultrasuoni offre diversi vantaggi, tra cui tempi di estrazione ridotti, una maggiore resa e la possibilità di trattare sostanze termolabili senza degradazione significativa.

Glicerina vegetale come solvente di estrazione

La glicerina vegetale, un liquido incolore, inodore e viscoso derivato da oli vegetali, è ampiamente riconosciuta per le sue proprietà solventi. È atossica, biodegradabile e presenta un’eccellente capacità di solubilizzare 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 innocua per l’ambiente, il che la rende una scelta preferibile per le applicazioni di chimica verde.
• Grado alimentare e farmaceutico: La glicerina vegetale è disponibile in qualità di grado alimentare e farmaceutico. Essendo priva di alcol, commestibile e dal sapore dolce, la glicerina è un solvente apprezzato per gli estratti destinati ad alimenti e prodotti farmaceutici. In cosmetica, la glicerina è un solvente molto apprezzato per le sue proprietà emollienti.
• Solubilità: Può dissolvere sia sostanze idrofile sia sostanze idrofobe, ampliando la gamma dei composti estraibili.
• Stabilità: La glicerina è chimicamente stabile, il che contribuisce a preservare l’integrità dei composti sensibili durante l’estrazione.

Protocollo: estrazione a ultrasuoni da foglie di erbe in glicerina

In questo protocollo vi guidiamo attraverso le fasi dell’estrazione a ultrasuoni di composti bioattivi da foglie di erbe in glicerina pura. Potete guardare il video di accompagnamento qui sopra per avere un’idea visiva del processo di estrazione a ultrasuoni.
 
Occorrente:

• erbe fresche o essiccate
• glicerina vegetale al 100%
• sonicatore a sonda, ad esempio UP400St con sonotrodo S24d22L2D
• becher di vetro
• bottiglia di vetro scuro per la conservazione

 
 
Istruzioni passo passo

• Tagliate le foglie delle erbe in piccoli pezzi (circa 5x5mm).
• Mettete le foglie delle erbe nel becher di vetro.
• Aggiungete la glicerina. Potete lasciare le erbe in ammollo per alcuni minuti.
• Inserite la sonda del sonicatore nel becher. Posizionate la sonda al centro del becher e assicuratevi che il sonotrodo non tocchi le pareti del recipiente.
• Impostate l’ampiezza al 100% e avviate la sonicazione.
• Monitorate la temperatura con il sensore di temperatura fornito con UP400St.
• Quando la temperatura supera il limite che non desiderate oltrepassare, potete mettere in pausa il sonicatore per lasciare raffreddare la sospensione in glicerina. Potete impostare un limite di temperatura nel menu di UP400St. Inoltre, potete collocare il becher di vetro in un bagno di ghiaccio.
• Effettuate la sonicazione fino a raggiungere un apporto energetico totale di circa 200–250 Ws/g. (Potete impostare l’apporto energetico desiderato nel menu di UP400ST e di tutti i sonicatori digitali Hielscher.)
• Dopo la sonicazione, rimuovete il materiale vegetale esausto dalla glicerina mediante filtrazione. Potete utilizzare un colino, carta da filtro o una garza per formaggio. Per facilitare la filtrazione della glicerina viscosa, utilizzate 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, tratta agevolmente glicerina al 100% a temperatura ambiente. Se utilizzate un sonicatore di potenza inferiore, potete utilizzare una miscela di glicerina e acqua (ad esempio 50:50 %v/v).
Per la glicerina fredda, un sonicatore industriale, come il processore a ultrasuoni UIP1000hdT da 1000 watt, è ideale per trattare solventi altamente viscosi.
 

Protocollo: estrazione di composti fitochimici dalla radice di genziana

Un’applicazione pratica delle miscele di glicerina e acqua nell’estrazione botanica a ultrasuoni è dimostrata dall’isolamento di composti fitochimici, come l’amarogentina, dalla radice di genziana in glicerina al 50% utilizzando il sonicatore Hielscher UP200Ht. La radice di genziana contiene composti aromatici amaricanti di interesse per l’industria alimentare e delle bevande, nonché per la medicina tradizionale.
L’amarogentina presenta un valore di amarezza di 58.000.000 ed è presente nella radice di genziana a una concentrazione dello 0,15%. L’amarezza della genziana è caratterizzata da un sapore netto. Grazie alla loro elevata potenza, i composti amaricanti della radice di genziana sono apprezzati come sostanze aromatizzanti intense.

 
 
Istruzioni passo passo per l’estrazione a ultrasuoni della radice di genziana utilizzando glicerina come solvente
 

 
L’utilizzo di una miscela di glicerina e acqua, combinato con il sonicatore ad alte prestazioni UP200Ht, consente di ottenere un’elevata resa di composti fitochimici estratti. Le condizioni blande della glicerina garantiscono che i composti sensibili rimangano stabili durante l’intero processo.

La glicerina e le sue miscele con acqua o etanolo offrono opzioni versatili come solventi per l’estrazione botanica a ultrasuoni. Nonostante le difficoltà poste dall’elevata viscosità della glicerina, apparecchiature avanzate per la sonicazione come Hielscher UP200Ht possono trattare efficacemente questi solventi, garantendo un’estrazione efficiente di preziosi composti fitochimici. La possibilità di adattare la composizione del solvente e 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 sonicatori a sonda e glicerina vegetale come solvente rappresenta un approccio potente all’estrazione. Gli effetti meccanici della sonicazione migliorano il trasferimento di massa, aumentando l’efficienza della glicerina nella solubilizzazione dei composti di interesse. Questa combinazione è particolarmente efficace per estrarre composti bioattivi da materiali vegetali, come polifenoli, alcaloidi e oli essenziali.

Applicazioni dell’estrazione botanica a ultrasuoni in glicerina

Questa tecnica di estrazione presenta applicazioni promettenti in diversi settori:

1. Settore farmaceutico: Isolamento di principi attivi farmaceutici da piante medicinali.
2. Industria alimentare: Estrazione di aromi, coloranti e antiossidanti naturali.
3. Cosmetica: Produzione di composti bioattivi per prodotti per la cura della pelle e di bellezza.
4. Solventi eutettici profondi Grazie al basso costo, all’elevata disponibilità, alla natura atossica, 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.

Progettazione, produzione e consulenza – Qualità Made in Germany

I sonicatori Hielscher sono noti per i loro elevatissimi standard di qualità e progettazione. La robustezza e la facilità d’uso consentono di integrare agevolmente i nostri sonicatori negli impianti industriali. I sonicatori Hielscher affrontano facilmente condizioni difficili e ambienti impegnativi.

Hielscher Ultrasonics è un’azienda certificata ISO e pone particolare attenzione ai sonicatori ad alte prestazioni dotati di tecnologia all’avanguardia e facilità d’uso. Naturalmente, i sonicatori Hielscher sono conformi alle prescrizioni CE e soddisfano i requisiti UL, CSA e RoHs.

La tabella seguente fornisce un’indicazione della capacità di trattamento approssimativa dei nostri sonicatori: