Estrazione dell'acqua altamente efficiente con gli ultrasuoni di potenza

L'estrazione ad acqua di composti botanici (ad esempio, estrazione ad acqua fredda o calda, estrazione ad acqua pressurizzata ed estrazione ad acqua subcritica) può essere efficacemente migliorata mediante ultrasuoni. L'estrazione dell'acqua assistita da ultrasuoni non solo dà rendimenti più elevati e riduce il tempo di lavorazione, ma risulta anche in un minor consumo di energia, condizioni di estrazione più blande ed estratti di alta qualità rispetto alle tecniche di estrazione convenzionali. L'estrazione ad ultrasuoni dell'acqua è utilizzata con successo per l'estrazione di numerosi composti derivati dalle piante, compresi alcaloidi, flavonoidi, glicosidi, composti fenolici e polisaccaridi.

Estrazione in acqua a ultrasuoni di composti bioattivi

Gli estrattori a ultrasuoni come l'UP400St (400W, 24kHz) intensificano l'estrazione botanica convenzionale basata sull'acqua.L'acqua è il solvente più polare, il che la rende un ottimo solvente per i composti polari. Grazie alla sua natura non tossica e rispettosa dell'ambiente, l'acqua sarebbe il solvente ideale per qualsiasi estratto botanico. Tuttavia, i componenti meno polari e non polari si dissolvono poco o per niente in acqua. Inoltre, senza alcuna promozione del trasferimento di massa, il processo di estrazione in acqua sarebbe incredibilmente lento e quindi antieconomico. Gli ultrasuoni ad alta intensità e a bassa frequenza sono una tecnica di estrazione molto efficiente, che fornisce un'intensa miscelazione e trasferimento di massa. Pertanto, è noto che l'estrazione a ultrasuoni offre vantaggi significativi rispetto ai metodi di estrazione convenzionali. Questi vantaggi includono rendimenti più elevati, un'elaborazione rapida, rapidi cambi di lotto e un'estrazione continua in linea, l'uso di solventi verdi, condizioni di estrazione delicate, che preservano i composti estratti, sicurezza nelle operazioni e facile scalabilità a grandi produzioni per la produzione commerciale. (cfr. Zabot et al., 2021)

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Sistema industriale di estrazione a ultrasuoni con 16kW per la produzione continua in linea di estratti botanici di alta qualità utilizzando l'acqua come solvente di estrazione.

MultiSonoReactor con 4x 4kW per la produzione su larga scala (massa) di estratti botanici utilizzando l'acqua come solvente di estrazione. Il MultiSonoReactor può essere anche pressurizzato e riscaldato per effetti sinergici di estrazione.

Estrazione dell'acqua calda migliorata da ultrasuoni

I parametri che determinano l'estrazione di sostanze botaniche durante l'estrazione in acqua sono la temperatura, il tempo, la pressione e la superficie del materiale vegetale. Un estratto di acqua calda può essere preparato in un tempo relativamente breve grazie all'alta temperatura dell'acqua.
La soluzione: La resa e il tasso di estrazione possono essere notevolmente migliorati quando si applica l'agitazione a ultrasuoni. L'acqua calda da sola ha solo una capacità limitata di rompere le strutture cellulari e le alte temperature spesso danneggiano o distruggono i composti termolabili, per cui la qualità dell'estratto ne risente. Quando l'estrazione a ultrasuoni è combinata con l'estrazione ad acqua calda, la temperatura può essere drasticamente ridotta (per esempio da 100°C a 50°C), il che impedisce la degradazione termica degli ingredienti botanici estratti, aumenta la resa totale e fa risparmiare energia. La cavitazione ultrasonica è il principio alla base del fenomeno dell'estrazione ultrasonica. La cavitazione ultrasonica (o acustica) è una forza puramente meccanica, che rompe le pareti delle cellule, rilascia i composti target e migliora il trasferimento di massa tra l'interno delle cellule e l'acqua (solvente). Pertanto, l'estrazione ad ultrasuoni dell'acqua fornisce eccellenti risultati di estrazione.

Estrazione con acqua fredda migliorata da ultrasuoni

L'estrazione con acqua fredda (infusione con acqua fredda) è significativamente più inefficiente, poiché si evita l'uso di acqua calda. L'acqua fredda o a temperatura ambiente non estrae molto bene i composti botanici, poiché l'acqua fredda si impregna molto lentamente nel materiale vegetale e il trasferimento di massa è quasi trascurabile. Il vantaggio dell'estrazione con acqua fredda sta nell'evitare qualsiasi aumento di temperatura, evitando così la degradazione termica dei composti sensibili al calore. Tuttavia, la dinamica di estrazione molto scarsa rende l'estrazione convenzionale con acqua fredda impraticabile per la produzione commerciale. Ecco perché l'infusione con acqua fredda è usata quasi esclusivamente in fase sperimentale a causa della sua lentezza e inefficienza.
La soluzione: Con l'introduzione degli ultrasuoni nell'estrazione ad acqua fredda, la lentezza e l'inefficienza dell'ammollo ad acqua fredda possono essere facilmente superate. L'estrazione ad acqua fredda intensificata dagli ultrasuoni permette di mantenere temperature di estrazione fredde, accoppiando allo stesso tempo intense forze di taglio nel mezzo solido-liquido. Come risultato del meccanismo di estrazione a ultrasuoni, le pareti cellulari vengono aperte e i composti botanici vengono rapidamente rilasciati nell'acqua. L'estrazione ad ultrasuoni ad acqua fredda e l'infusione trasformano l'ammollo a freddo in un processo altamente efficace che dà alti rendimenti, estratti di alta qualità in un breve tempo di estrazione.

L'ultrasuoni è un metodo di estrazione veloce e delicato per produrre un estratto di funghi di alta qualità usando l'acqua come solvente. Nel video, l'estrattore a ultrasuoni UP400St viene utilizzato per l'estrazione di funghi medicinali.

Estrazione di funghi in acqua fredda usando UP400St con sonda da 22 mm

Estrazione di acqua pressurizzata combinata con ultrasuoni

L'estrazione a ultrasuoni è caratterizzata dalla micro-miscelazione, che attraverso le vibrazioni, promuove una maggiore diffusione del solvente nella particella e dall'interno della particella alla superficie, intensificando il trasferimento di massa. Inoltre, l'ultrasuonazione riduce la dimensione delle particelle del materiale cellulare, il che porta a migliori effetti dell'estrazione liquida pressurizzata assistita da ultrasuoni. Le particelle più piccole di circa 0,68 mm mostrano rendimenti più elevati rispetto alle particelle più grandi (circa 1,05 mm), poiché una superficie maggiore consente un trasferimento di massa significativamente maggiore e quindi migliori rendimenti di estrazione. (cfr. Zabot et al., 2021)

Estrattore industriale a ultrasuoni a sonda per l'isolamento botanico in acqua.

Estrazione ad ultrasuoni di materiale vegetale in acqua: ultrasuoni UIP1000hdT in un grande becher contenente un liquame vegetale. Qui si usa l'acqua come solvente, ma l'estrazione a ultrasuoni è compatibile con qualsiasi tipo di solvente.

Vantaggi dell'estrazione ad ultrasuoni

  • Rendimento superiore
  • Estrazione ad alta velocità
  • Estratti di alta qualità
  • Procedura delicata e non termica
  • solventi verdi
  • Economico
  • Funzionamento facile e sicuro
  • Bassi costi di investimento e operativi
  • Funzionamento 24/7 in condizioni gravose
  • Metodo verde ed ecologico

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Efficace estrazione di acqua fredda pressurizzata con Power-Ultrasound

Attrezzatura industriale a ultrasuoni per l'estrazione fitochimica con acqua come solvente: Sonda a ultrasuoni con reattore a cella di flusso pressurizzabile per la produzione di estratti in linea.Sotto alta pressione, la penetrazione dell'acqua fredda nei tessuti delle piante è facilitata e le sostanze fitochimiche idrosolubili sono dissolte senza causare decomposizione termica. Il metodo di estrazione ad acqua fredda ad alta pressione può essere accoppiato con gli ultrasuoni per un migliore isolamento di ingredienti botanici polari e non polari. L'acqua come solvente non tossico, economico e rispettoso dell'ambiente è un'alternativa attraente al solvente organico, specialmente quando si tratta della produzione di alimenti, terapie e integratori alimentari derivati dalle piante.
Per un'estrazione ad acqua fredda pressurizzata intensificata dagli ultrasuoni, una sonda ad ultrasuoni (sonotrodo) è integrata nel serbatoio di estrazione o nella cella di flusso. Il serbatoio o la cella di flusso sono normalmente pressurizzati con pressioni comprese tra 5 e 100 barg a seconda dei composti estratti. Hielscher Ultrasonics fornisce anche reattori ad ultrasuoni industriali personalizzati e celle a flusso, che possono essere pressurizzati fino a 300 barg, consentendo di impostare la pressione ottimale del processo di estrazione.

Estrazione di acqua supercritica migliorata dalla sonicazione

Un'estrazione di acqua subcritica potenziata dagli ultrasuoni è un'altra tecnica sinergica, in cui gli ultrasuoni di potenza migliorano il trasferimento di massa tra solido e liquido. Estrazione subcritica dell'acqua (SWE) – noto anche come estrazione di acqua calda pressurizzata o estrazione di acqua surriscaldata – è una tecnica meno utilizzata per l'estrazione di composti botanici con una polarità inferiore. Nell'estrazione ad acqua subcritica, l'acqua allo stato supercritico è usata come solvente.
Cos'è l'acqua subcritica e perché l'acqua subcritica è un buon solvente per l'estrazione di composti vegetali meno polari? "L'acqua possiede molte proprietà termodinamiche fortemente influenzate dalla temperatura e dalla pressione. A seconda delle condizioni, il suo stato fisico (solido, liquido o gas), il comportamento termico, la densità o la viscosità possono essere modificati. Aumentando la temperatura e la pressione oltre un punto noto come punto critico (definito a 221 bar e 374 °C), l'acqua può raggiungere lo stato supercritico. In condizioni subcritiche, corrispondenti a temperature comprese tra 100 °C e la temperatura critica (374 °C) e pressioni comprese tra 1 bar e la pressione critica (221 bar) per evitare la vaporizzazione, la polarità dell'acqua diminuisce; ciò rende l'acqua un solvente migliore per l'estrazione di vari composti organici bioattivi." (Li e Chemat, 2019)
Quando gli ultrasuoni sono combinati con l'estrazione ad acqua subcritica, l'efficienza dell'estrazione può essere migliorata aumentando la resa dell'estratto e riducendo il tempo di estrazione. Per risultati ottimali, la pressione nel reattore batch pressurizzato chiuso o nel reattore a cella di flusso dovrebbe raggiungere almeno il doppio della pressione del vapore dell'acqua. (Puoi trovare una tabella della pressione di vapore dell'acqua alla fine di questa pagina.)
Huang et al. (2010) hanno studiato gli effetti di estrazione degli ultrasuoni a bassa frequenza e ad alta potenza in combinazione con l'estrazione di acqua subcritica. Una sonda ad ultrasuoni è stata quindi accoppiata nel bollitore del dispositivo di estrazione dell'acqua subcritica per estrarre l'olio volatile dal Lithospermum erythrorhizon. I risultati hanno mostrato che l'effetto di miglioramento assistito dagli ultrasuoni di 20 KHz era migliore di quello di 36 KHz e aumentava con la potenza di uscita (da 0 a 250 W). La resa dell'estrazione di acqua subcritica è aumentata dall'1,87% al 2,39% tramite l'oscillazione ultrasonica (250 W, 20 KHz) a una temperatura di 160°C e una pressione di 5 MPa durante una procedura di estrazione di 25 minuti. L'ultrasuonazione potrebbe migliorare non solo la resa dell'estrazione, ma anche il tasso di estrazione, risparmiando così tempo.
L'estrazione di acqua subcritica assistita dagli ultrasuoni può essere eseguita a pressioni più basse (per esempio, 5 barg) rispetto all'estrazione di acqua subcritica convenzionale (per esempio, 10MPa), il che fa risparmiare costi energetici e rende la procedura di estrazione più sicura.

Estrattore ad ultrasuoni ad alte prestazioni per l'isolamento fitochimico in modalità batch.

L'estrazione ad ultrasuoni di sostanze fitochimiche dalle piante può essere eseguita in batch e in funzionamento continuo. La foto mostra il potente ultrasuonatore da 1000 watt UIP1000hdT durante l'estrazione in modalità batch di prodotti botanici.

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I vantaggi dell'estrazione botanica a ultrasuoni

Sia la ricerca scientifica che l'implementazione industriale dimostrano che l'estrazione assistita da ultrasuoni è una tecnica affidabile e facile da usare, che non richiede un background tecnico o una formazione intensiva. Efficienza di estrazione molto alta, rendimenti elevati, bassi costi operativi, così come bassi costi di investimento (specialmente se paragonati ad altre tecniche come la CO2 estrattori) e i bassi costi energetici sono i principali vantaggi degli estrattori a ultrasuoni a sonda.
Ulteriori vantaggi, che rendono la tecnologia di estrazione a ultrasuoni il metodo preferito, sono estratti di alta qualità grazie alle basse temperature di estrazione, risultati affidabili (ripetibilità / riproducibilità), scalabilità completamente lineare a qualsiasi livello di produzione e bassa manutenzione.
"Altri vantaggi legati all'uso dell'estrazione con sonda a ultrasuoni sono la facile manipolazione dell'estratto, l'esecuzione rapida, l'assenza di residui, l'alta resa, l'ecocompatibilità, la migliore qualità e la prevenzione della degradazione dell'estratto".
(cfr. Chemat e Khan, 2011)

Estrazione a ultrasuoni e purificazione di sostanze fitochimiche dalle piante: L'immagine mostra l'ultrasuonatore a sonda UP400St, un filtro a vuoto Büchi e un rotore-evaporatore per l'estrazione della curcumina.

Configurazione di estrazione per l'isolamento botanico: sonda ad ultrasuoni UP400St, filtro a vuoto Büchi e rotore-evaporatore per l'estrazione di sostanze fitochimiche.

Ultrasuoni ad alte prestazioni per l'estrazione dell'acqua

Estrattore a ultrasuoni di tipo sonda per un efficiente rilascio di sostanze fitochimiche e botaniche dalle piante.Gli estrattori Hielscher Ultrasonics sono ben affermati nel campo dell'estrazione botanica, indipendentemente dal solvente utilizzato. Produttori di estratti – sia i piccoli ed esclusivi produttori di estratti di nicchia che i grandi produttori di massa – trovano nell'ampio portafoglio di attrezzature Hielscher l'impianto di estrazione a ultrasuoni ideale per le loro esigenze di produzione. Le configurazioni di processo in linea, sia batch che continue, sono facilmente disponibili e possono essere spedite in pronta consegna. Adatta a lavorare con qualsiasi solvente, l'estrazione a ultrasuoni può essere applicata in modo flessibile per qualsiasi estrazione di materiale vegetale. L'uso dell'acqua come solvente permette di produrre estratti certificati organici senza l'uso di etanolo "organico" molto costoso. (Naturalmente, il materiale vegetale deve essere coltivato organicamente per produrre un estratto organico in acqua).

Estrazione ad alta efficienza con Hielscher Ultrasonics

Gli estrattori a ultrasuoni Hielscher distruggono efficacemente le cellule delle piante, aumentano la superficie del materiale vegetale per la penetrazione del solvente e il trasferimento di massa per il rilascio di sostanze fitochimiche (metaboliti secondari). Progettati in funzione della facilità d'uso, gli estrattori Hielscher si installano rapidamente e possono essere utilizzati in modo sicuro e intuitivo.

Soddisfare i più alti standard di qualità – Progettato & Prodotto in Germania

L'hardware sofisticato e il software intelligente degli ultrasuoni Hielscher sono progettati per garantire risultati affidabili di estrazione a ultrasuoni dalle vostre materie prime botaniche con risultati riproducibili e un funzionamento facile e sicuro. La robustezza, l'affidabilità, il funzionamento 24 ore su 24 e 7 giorni su 7 a pieno carico e la semplicità di funzionamento dal punto di vista dell'operatore sono ulteriori fattori di qualità che rendono gli ultrasuonatori Hielscher vantaggiosi.
Gli estrattori a ultrasuoni Hielscher sono utilizzati in tutto il mondo nell'estrazione fitochimica di alta qualità. Provati per produrre composti botanici di alta qualità, gli estrattori a ultrasuoni Hielscher non sono utilizzati solo da piccoli artigiani di estratti speciali e boutique, ma soprattutto nella produzione industriale di estratti, integratori nutrizionali e terapeutici ampiamente disponibili in commercio. Grazie al loro hardware robusto e al software intelligente, gli estrattori a ultrasuoni Hielscher possono essere facilmente gestiti e monitorati.

Protocollatura automatica dei dati

Gli ultrasuonatori Hielscher possono essere controllati a distanza tramite un controllo via browser. I parametri di sonicazione possono essere monitorati e regolati con precisione in base ai requisiti del processo.Per soddisfare gli standard di produzione di alimenti, integratori alimentari e prodotti terapeutici, i processi di produzione devono essere monitorati e registrati dettagliatamente. Gli apparecchi a ultrasuoni digitali Hielscher Ultrasonics dispongono di un protocolling automatico dei dati. Grazie a questa caratteristica intelligente, tutti i parametri di processo importanti come l'energia ultrasonica (energia totale e netta), la temperatura, la pressione e il tempo vengono automaticamente memorizzati su una scheda SD integrata non appena il dispositivo viene acceso. Il monitoraggio del processo e la registrazione dei dati sono importanti per la standardizzazione continua del processo e la qualità del prodotto. Accedendo ai dati di processo registrati automaticamente, è possibile rivedere le precedenti esecuzioni di sonicazione e valutare il risultato.
Un'altra caratteristica facile da usare è il controllo remoto via browser dei nostri sistemi a ultrasuoni digitali. Tramite il controllo remoto del browser è possibile avviare, fermare, regolare e monitorare il processore a ultrasuoni a distanza da qualsiasi luogo.
Vuoi saperne di più sui vantaggi dell'estrazione di acqua ad ultrasuoni da materiali vegetali? Contattateci ora per discutere il vostro processo di produzione di estratti botanici! Il nostro personale esperto sarà lieto di condividere ulteriori informazioni sull'estrazione a ultrasuoni, i nostri sistemi a ultrasuoni e i prezzi!

La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasuoni:

Volume di batch Portata Dispositivi raccomandati
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
n.a. 10 - 100L/min UIP16000
n.a. più grande cluster di UIP16000

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Si prega di utilizzare il modulo sottostante per richiedere ulteriori informazioni sui processori ad ultrasuoni, le applicazioni e il prezzo. Saremo lieti di discutere il vostro processo con voi e di offrirvi un sistema ad ultrasuoni che soddisfi le vostre esigenze!









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Gli omogeneizzatori a ultrasuoni ad alto potere di taglio sono utilizzati in laboratorio, su banco, in processi pilota e industriali.

Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori ad ultrasuoni ad alte prestazioni per applicazioni di miscelazione, dispersione, emulsificazione ed estrazione in laboratorio, pilota e su scala industriale.

Informazioni tecniche sull'estrazione dell'acqua a ultrasuoni

I metodi di estrazione convenzionali come macerazione, infusione, percolazione, decozione, estrazione a riflusso, distillazione a vapore, sublimazione e pressatura sono comunemente usati nell'estrazione di composti medicinali dalle piante. Gli svantaggi di questi metodi includono un processo che richiede tempo, scarsa purezza e bassa efficienza.

Parametri di processo che influenzano l'estrazione a ultrasuoni

L'estrazione assistita da ultrasuoni è nota per le sue caratteristiche e vantaggi unici, che rendono la sonicazione la tecnica di estrazione superiore rispetto ai metodi convenzionali di estrazione di composti botanici. Uno dei principali vantaggi dell'estrazione assistita da ultrasuoni risiede nella precisa adattabilità dei fattori di elaborazione degli ultrasuoni (come ampiezza, tempo, temperatura, pressione), che permette di sintonizzare il processo ultrasonico in modo ottimale sul composto target. Ogni materiale vegetale ha dei parametri di estrazione ideali, sotto i quali si ottengono la resa, la qualità e il tasso di estrazione migliori. Il processo di estrazione a ultrasuoni permette di adattare perfettamente queste condizioni di estrazione ottimali.

Ampiezza ultrasonica

L'ampiezza è lo spostamento vibrazionale della sonda ultrasonica (sonotrodo). Più alta è l'ampiezza, più intensa è la vibrazione e la cavitazione nel liquido sonicato. La Hielscher Ultrasonics è specializzata in ultrasuonatori a sonda ad alte prestazioni, che possono fornire ampiezze regolabili con precisione. Le sonde personalizzate, che possono fornire fino a 200µm in funzionamento continuo 24/7, sono facilmente disponibili. Per ampiezze ancora più elevate, si possono fabbricare facilmente anche sonotrodi a ultrasuoni personalizzati.
L'ampiezza è una – se non il più singolo – parametro importante per un'efficiente estrazione delle piante. Le ampiezze elevate creano le forze necessarie per rompere le pareti cellulari e rilasciare il materiale intracellulare. Pertanto, l'ultrasuonazione ad alte prestazioni diventa così efficace nell'estrazione botanica.

Tempo/durata del trattamento a ultrasuoni

L'estrazione assistita da ultrasuoni è di solito molto più breve dei metodi tradizionali, poiché la sonicazione rilascia i composti botanici a tassi di estrazione significativamente più elevati. La sonicazione permette procedure di estrazione più brevi, il che preserva i composti estratti da una lavorazione eccessiva. Una lavorazione più breve grazie agli ultrasuoni significa una maggiore produttività e una maggiore qualità dell'estratto.

Trattamento ultrasonico pulsato

La pulsazione a ultrasuoni è una modalità di trattamento, in cui il trattamento a ultrasuoni viene interrotto da cicli di pausa definiti (es. 50% di duty cycle: 30 sec. ON, 30 sec. OFF; 100% duty cyle: sonicazione continua senza pause) Il duty cycle degli ultrasuoni (noto anche come modalità di pulsazione o cicli di pulsazione ultrasonica) si riferisce alla percentuale di tempo in cui gli ultrasuoni vengono accoppiati nel mezzo (durata dell'impulso) in un periodo di impulso. Per esempio, una modalità di ciclo del 50% sarebbe 30 sec. ON, 30 sec. OFF. Durante il ciclo di pausa di un ciclo di dovere, il liquido sonicato torna per un tempo definito (per esempio, 30 sec.) ad uno stato indisturbato, che è buono per la dissipazione del calore al fine di mantenere una temperatura di lavorazione target. Il duty cycle della sonicazione è un duty cycle meno importante per l'efficienza dell'estrazione, ma serve a mantenere una certa temperatura di processo.

Pressione idrostatica

La pressione è un altro parametro molto importante per i processi ultrasonici. L'applicazione della pressione idrostatica al mezzo sonicato influisce sull'intensità della cavitazione. In condizioni di pressione elevata, l'intensità della cavitazione ultrasonica (acustica) aumenta. Hielscher Ultrasonics offre vari tipi di reattori batch a ultrasuoni e celle di flusso, che possono essere pressurizzati per intensificare i risultati di sonicazione.

Temperatura di estrazione

Estrattore a ultrasuoni UP400ST con sensore di temperatura.Come ogni trattamento meccanico, l'ultrasuonazione provoca un aumento della temperatura, che è in accordo con la 2a legge della termodinamica. Tuttavia, l'ultrasuonazione è una tecnica di trattamento non termica, poiché i trattamenti assistiti da ultrasuoni si basano su forze puramente meccaniche (chiamate anche forze sonomeccaniche). La temperatura di estrazione durante l'estrazione a ultrasuoni può essere efficacemente controllata e mantenuta entro un certo intervallo di temperatura selezionato. Tutti i processori digitali a ultrasuoni Hielscher sono dotati di un sensore di temperatura collegabile e di un software intelligente, dove è possibile impostare un determinato intervallo di temperatura per il processo. Ogni volta che questo intervallo di temperatura viene superato, l'ultrasuonatore fa una pausa fino a quando la temperatura è di nuovo nell'intervallo selezionato e continua poi automaticamente la procedura di sonicazione. Questa caratteristica intelligente degli ultrasuonatori Hielscher permette un processo di sonicazione controllabile con precisione e risultati ideali.
Poiché la temperatura di estrazione può essere diversa per ogni composto botanico e pianta, la temperatura è un fattore importante, che non dovrebbe essere trascurato durante l'ottimizzazione del processo ultrasonico. Per esempio, 80°C è stato trovato ideale per ottenere la massima resa di flavonoidi da Sophora flavescens, mentre i migliori risultati sono stati ottenuti a 50°C per l'estrazione di arabinoxylan dalla crusca di grano.

Utilizzare qualsiasi solvente per l'estrazione a ultrasuoni

Diversi composti botanici hanno polarità diverse, che influenzano la loro solubilità in vari solventi. Per esempio, le saponine e i polisaccaridi sono più polari e mostrano quindi una buona solubilità in acqua, poiché l'acqua è altamente polare. I composti fenolici come le antocianine e l'acido clorogenico, invece, sono abbastanza impolari e si dissolvono quindi meglio in un solvente meno polare come l'etanolo. Quindi, la scelta del solvente dovrebbe essere fatta in accordo con la solubilità dei composti mirati al fine di ottenere un'alta efficienza di estrazione. Per esempio, l'acqua è un buon solvente per l'estrazione di composti polari come la psilocibina dai funghi, così come gli oligosaccaridi, i glicosidi e i flavanoidi; mentre una miscela etanolo-acqua con una concentrazione di etanolo del 60% (v/v) è adatta per l'estrazione assistita da ultrasuoni, ad esempio, di apigenina, baicalina e luteolina.
Leggi di più sui solventi, la polarità del solvente e i solventi più adatti per l'estrazione a ultrasuoni!

Acqua come solvente di estrazione

L'acqua è il solvente più polare ed è adatta all'estrazione di una vasta gamma di composti polari. I suoi principali vantaggi includono la capacità di dissolvere una vasta gamma di sostanze. Inoltre, è economica, non tossica, sicura e non infiammabile. I suoi svantaggi includono la forte selettività per i composti polari a causa della sua alta polarità. A causa del suo alto punto di ebollizione di 100°C, la concentrazione dell'estratto (per esempio tramite distillazione o evaporazione a rotore) richiede una grande quantità di energia. Inoltre, l'acqua è soggetta alla crescita di batteri e muffe.

Frequenza ultrasonica

La frequenza ultrasonica intorno ai 20kHz è stata stabilita come la più potente ed efficiente per l'estrazione botanica. ha un impatto sull'efficienza dell'estrazione assistita da ultrasuoni nell'estrazione di composti medicinali dalle piante. In generale, la bassa frequenza ultrasonica (cioè a circa 20kHz) genera una cavitazione più intensa (effetti sonomeccanici), che si traduce in una maggiore efficacia della procedura di estrazione.

Il materiale vegetale

I materiali vegetali possono variare molto nella struttura e nella rigidità delle loro cellule. A seconda della composizione della parete cellulare, che può contenere cellulosa, emicellulose, lignina, polisaccaridi pectici, proteine, composti fenolici e non cellulosici, e acqua, le pareti cellulari possono essere robuste o morbide. Diversi tipi e parti di piante contengono diversi tipi e quantità di questi componenti della parete cellulare. Ecco perché ogni tipo di pianta richiede parametri di lavorazione specifici per ottenere risultati di estrazione ottimali.
Poiché l'intensità può essere regolata con precisione, gli estrattori a ultrasuoni Hielscher possono rompere in modo affidabile le pareti cellulari morbide e dure. Le pareti cellulari morbide possono richiedere un'ultrasuonazione meno intensa, mentre le strutture cellulari robuste beneficiano di un trattamento più intenso.
La materia prima per l'estrazione botanica può essere raccolta fresca (umida) o essiccata. L'estrazione a ultrasuoni è adatta sia alle piante fresche/umide che a quelle essiccate. La dimensione delle particelle dei solidi vegetali è un altro fattore importante: Un'alta area superficiale (cioè, piccole dimensioni delle particelle) è vantaggiosa poiché fornisce una grande area di contatto per le forze di taglio cavitazionali ultrasoniche, con conseguente maggiore efficienza. Pertanto, il materiale vegetale viene macerato o macinato in piccoli pezzi (circa 3-5 mm).

Perché l'estrazione ad ultrasuoni è il metodo migliore?

efficienza

  • Rendimenti più elevati
  • Processo di estrazione rapida – in pochi minuti
  • Estratti di alta qualità – estrazione dolce, non termica
  • Solventi verdi (acqua, etanolo, glicerina, oli vegetali, NADES ecc.)

Semplicità

  • Plug-and-play - Configurazione e funzionamento in pochi minuti
  • Elevata produttività - Per la produzione di estratti su larga scala
  • Funzionamento in linea a lotti o continuo
  • Semplice installazione e messa in funzione
  • Portatile / Mobile - Unità portatili o costruite su ruote
  • Scala lineare verso l'alto - aggiungere un altro sistema a ultrasuoni in parallelo per aumentare la capacità produttiva
  • Monitoraggio e controllo a distanza - tramite PC, smartphone o tablet
  • Nessuna supervisione del processo richiesta - Configurazione e funzionamento
  • Prestazioni elevate - progettato per una produzione continua 24 ore su 24, 7 giorni su 7 giorni su 7
  • Robustezza e bassa manutenzione
  • Alta qualità – progettato e costruito in Germania
  • Carico e scarico rapido tra i lotti
  • Facile da pulire

La sicurezza

  • Semplice e sicuro da usare
  • Estrazione senza solventi o a base di solventi (acqua, etanolo, oli vegetali, glicerina, ecc.)
  • Nessuna pressione e temperatura elevata
  • Disponibili sistemi antideflagranti certificati ATEX
  • Facile da controllare (anche tramite telecomando)


Letteratura / Referenze

Tabella: Pressione di vapore dell'acqua

Temperatura
in °C
Pressione del vapore
in mmHg (Torr)
Pressione del vapore
in Hectopascal hPa
-80 0,00041 0,00055
-75 0,000915 0,00122
-70 0,00196 0,00261
-65 0,00405 0,0054
-60 0,008101 0,0108
-55 0,0157 0,02093
-50 0,02952 0,03936
-45 0,05402 0,07202
-40 0,09631 0,1284
-39,5 0,1019 0,1359
-39 0,1078 0,1437
-38,5 0,114 0,1520
-38 0,1206 0,1607
-37,5 0,1274 0,1699
-37 0,1347 0,1796
-36,5 0,1423 0,1897
-36 0,1503 0,2004
-35,5 0,1587 0,2116
-35 0,1676 0,2235
-34,5 0,1769 0,2359
-34 0,1867 0,2490
-33,5 0,197 0,2627
-33 0,2078 0,2771
-32,5 0,2192 0,2923
-32 0,2311 0,3082
-31,5 0,2437 0,3249
-31 0,2568 0,3424
-30,5 0,2706 0,3608
-30 0,2851 0,3801
-29,5 0,3003 0,4004
-29 0,3162 0,4216
-28,5 0,333 0,4439
-28 0,3505 0,4673
-27,5 0,3688 0,4918
-27 0,3881 0,5174
-26,5 0,4083 0,5443
-26 0,4294 0,5725
-25,5 0,4515 0,6020
-25 0,4747 0,6329
-24,5 0,4989 0,6652
-24 0,5243 0,6991
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373 163468,4 217939,9
373,946 165452,0 220584,5

Ultrasuoni ad alte prestazioni! La gamma di prodotti Hielscher copre l'intero spettro, dagli ultrasuoni da laboratorio compatti alle unità da banco fino ai sistemi a ultrasuoni industriali completi.

Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni da laboratorio a dimensione industriale.