Scale-up dei processi di estrazione a ultrasuoni

Per aumentare le capacità produttive, i processi di estrazione devono essere scalati a volumi più grandi o a produzioni più elevate. L'estrazione assistita da ultrasuoni è un metodo altamente efficace per isolare i composti botanici dal materiale vegetale. Inoltre, le applicazioni di sonicazione possono essere scalate linearmente a volumi maggiori. Con la possibilità di trattare il materiale vegetale in lotti o in modalità flow-through, l'estrazione a ultrasuoni offre la configurazione ideale per qualsiasi produttore di estratti. – da piccola a grandissima scala. Per saperne di più sulla scalabilità semplice ed efficiente dell'estrazione assistita da ultrasuoni!

Aumento di scala dell'estrazione assistita da ultrasuoni

La maggior parte dei metodi di estrazione (ad esempio, estrazione Soxhlet, estrazione con CO supercritica, estrazione con CO₂ estrazione, macerazione) sono il collo di bottiglia, quando si tratta di pianificare l'aumento della produzione di estratti botanici. L'utilizzo dell'estrazione a ultrasuoni evita che l'aumento della produzione diventi il tallone d'Achille dell'azienda. Scoprite di seguito come l'estrazione assistita da ultrasuoni può essere scalata linearmente a qualsiasi volume di produzione.
La relazione tra scale-up e parametri di processo: Le tecniche di estrazione convenzionali richiedono una ricerca costosa e impegnativa in termini di tempo e manodopera per implementare un sistema di estrazione più grande per aumentare la produzione, poiché molti fattori di lavorazione cambiano e non possono essere adottati linearmente in un sistema più grande. Ciò significa che numerosi parametri di processo devono essere stabiliti ex novo e spesso le qualità dell'estratto ottenute in impianti di estrazione più piccoli non possono essere raggiunte in produzioni più grandi.
La bellezza dell'estrazione a ultrasuoni è la sua scalabilità completamente lineare. Questa scalabilità lineare consente di mantenere tutti i parametri di processo importanti, come ampiezza, temperatura, pressione, esposizione agli ultrasuoni (tempo), rapporto solvente/solido. La scalabilità di un processo di estrazione a ultrasuoni per volumi maggiori richiede una maggiore superficie del sonotrodo. Ciò significa che lo scale-up può essere effettuato utilizzando un ultrasuonatore più potente con un sonotrodo (sonda ultrasonica/corno) più grande o installando diversi estrattori a ultrasuoni in parallelo.
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Esempi di scenari di scalabilità degli ultrasuoni

Ad esempio, in una configurazione a flusso continuo, è possibile scalare l'estrazione botanica installando in parallelo 3 estrattori a ultrasuoni UIP2000hdT da 2kW (che richiedono 3 sonotrodi e 3 celle di flusso). In questo modo si ottiene una potenza di elaborazione degli ultrasuoni di 6kW.
In alternativa, è possibile installare un singolo ultrasuonatore da 6 kW UIP6000hdT, dotato di una singola sonda di grandi dimensioni e di un reattore a cella di flusso più grande.

I vantaggi di una configurazione parallela di più estrattori a ultrasuoni sono la ridondanza e la maggiore flessibilità d'uso (ad esempio, l'estrazione simultanea da diverse materie prime, in quanto ciascun ultrasuonatore può trattare un materiale vegetale diverso). Questo modello di scale up è comodo anche quando si dispone già di un tipo di ultrasuoni; l'aggiunta di uno o più dispositivi dello stesso modello è conveniente e può ridurre i costi di investimento.

L'investimento in un estrattore a ultrasuoni più grande è particolarmente indicato quando si producono contemporaneamente grandi quantità dello stesso estratto. Un singolo estrattore a ultrasuoni più grande è anche più appropriato se installato in una struttura con spazio limitato.

Come affrontare la scalabilità dell'estrazione a ultrasuoni

Per un processo di estrazione efficiente ed economico, i parametri del processo devono essere ottimizzati. L'ottimizzazione si ottiene quando il processo viene messo a punto per ottenere il massimo rendimento con il minimo apporto di energia, pur ottenendo la qualità dell'estratto desiderata. In un processo a ultrasuoni ottimizzato, l'energia, il tempo di trattamento e i costi di manodopera sono ridotti al minimo, fino a ottenere la massima resa e qualità del prodotto finale.
L'ottimizzazione del processo a ultrasuoni si ottiene testando varie configurazioni di parametri e restringendo il campo ai parametri ottimali per la materia prima. I valori empirici generali sono normalmente utilizzati come punto di partenza per arrivare rapidamente all'impostazione ideale individuale. I test di ottimizzazione del processo a ultrasuoni possono essere eseguiti su piccoli volumi, il che aiuta a ridurre gli sforzi, a risparmiare materiale e a ottenere in tempi relativamente brevi i risultati desiderati.
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