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Strategie per ottenere rendimenti più elevati nell'estrazione botanica

Per produrre estratti di qualità superiore da prodotti botanici con un'elevata efficienza, cioè con rese elevate di estratti di qualità superiore in un tempo di estrazione ridotto, è necessaria una tecnica di estrazione ad alte prestazioni. L'estrazione a ultrasuoni è una tecnica di intensificazione del processo che consente di utilizzare un'ampia gamma di materie prime e di ottenere rese elevate di estratti di qualità superiore in modo rapido ed economico.

Estratti botanici di prima qualità con ultrasuoni di potenza

L'estrazione a ultrasuoni è una tecnica altamente efficiente per produrre elevate rese di estratti botanici.Quando si estrae un composto bioattivo specifico o una frazione bioattiva da una pianta, vari fattori influenzano il processo di estrazione. Oltre alla tecnologia di estrazione (ad esempio, l'estrazione a ultrasuoni), la polarità del solvente, la materia prima e il suo pretrattamento, il rapporto solido/liquido (cioè il rapporto materia vegetale/solvente), il tempo di estrazione e la temperatura sono fattori di processo importanti che devono essere attentamente considerati. L'estrazione assistita da ultrasuoni (UAE) consente di ottenere condizioni di lavorazione ideali, caratterizzate da delicatezza e alta efficienza allo stesso tempo. La libera scelta di solventi delicati o di acqua fredda, le basse temperature e i brevi tempi di lavorazione fanno dell'estrazione a ultrasuoni una tecnica di estrazione superiore, che impedisce la degradazione termica o chimica delle molecole bioattive. Inoltre, gli EAU possono rilasciare l'intera quantità disponibile di molecole bioattive dalla materia prima vegetale. Per questo motivo l'ultrasuono è la tecnologia di estrazione più utilizzata per la produzione di estratti ad alta potenza.

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L'estrazione a ultrasuoni è un metodo molto efficace per la produzione di estratti pregiati.

Estrazione botanica con il UP400St (400W, 24kHz)

 

L'ultrasonicazione è un metodo di estrazione rapido e delicato per produrre un estratto di funghi di alta qualità. Nel video viene utilizzato un UP400St per l'estrazione dello shitake.

Estrazione di funghi a freddo con UP400St con sonda da 22 mm

Miniatura del video

 

Cosa rende l'estrazione a ultrasuoni superiore?

L'estrazione assistita da ultrasuoni (UAE) è una tecnica di estrazione altamente efficiente, che si basa su forze meccaniche pure. La cavitazione ultrasonica o acustica è caratterizzata da intense forze di taglio e da differenziali di temperatura e pressione elevati che si verificano localmente. Queste forze cavitazionali altamente intense causano la cosiddetta sonoporazione, ovvero la generazione di nuovi pori e l'allargamento di quelli esistenti nella membrana cellulare, nonché la rottura delle strutture cellulari delle piante. L'intensificazione del flusso di solvente all'interno e all'esterno della cellula contribuisce al rilascio rapido e completo delle sostanze vegetali. Utilizzando esclusivamente forze meccaniche, l'EAU non altera le molecole botaniche attraverso sostanze chimiche o trattamenti termici intensi e previene quindi le alterazioni chimiche o indotte dal calore delle sostanze bioattive presenti nei prodotti botanici. Di conseguenza, l'estrazione a ultrasuoni produce estratti di alta qualità e a spettro completo che offrono tutti gli effetti delle sostanze botaniche combinate, il cosiddetto effetto entourage.
Estrazione a ultrasuoni: tecnica leggera non termica, ma altamente efficiente per ottenere elevati rendimenti di estratti di qualità superiore.

Confronto tra l'estrazione a ultrasuoni e altre tecniche

L'estrazione a ultrasuoni è una tecnica ampiamente utilizzata per rilasciare e isolare composti bioattivi come antiossidanti, polifenoli, polisaccaridi, proteine, lipidi, cannabinoidi e altre sostanze fitochimiche da materiali vegetali.La sonicazione è il metodo preferito grazie a numerosi vantaggi, quali rese di estrazione elevate e complete, processo rapido e non termico, compatibilità con quasi tutti i solventi (ad es. acqua, etanolo, metanolo, isopropanolo, oli vegetali, glicerina, ecc.
La tabella seguente mette a confronto l'estrazione a ultrasuoni con altri metodi di estrazione convenzionali, sottolineando i vantaggi degli EAU.

Estrazione a ultrasuoni di sostanze botaniche: una tecnica di estrazione altamente efficace per produrre estratti di qualità superiore

Gli estrattori a ultrasuoni di Hielscher eccellono per efficienza, affidabilità e facilità d'uso

 

estrazione ad ultrasuoni Macerazione CO2 estrazione Soxhlet Percolazione
Solvente compatibile con quasi tutti i solventi acqua, solventi acquosi e non acquosi CO2 acqua, solventi acquosi e non acquosi solventi organici
Temperatura estrazione non termica,
controllo preciso della temperatura
ambiente sotto calore temperatura ambiente,
occasionalmente viene applicato il calore
al di sopra del valore critico
temperatura di 31°C
pressione entrambi, atmosferici o
è possibile una pressione elevata
atmosferico atmosferico atmosferico pressioni molto elevate
(al di sopra della pressione critica di 74 bar)
Tempo di elaborazione Rapido molto lento lento molto lento Moderato
Quantità di solvente basso,
elevato carico solido di materiale vegetale
nel solvente, in particolare quando una cella a flusso
viene utilizzata l'impostazione
grande Moderato grande grandi quantità di
CO supercritica2
Polarità dell'estratto naturale dipendente dal solvente;
per estrarre le sostanze non polari e polari
composti, un'estrazione a doppio stadio
Si consiglia di utilizzare due solventi
dipendente dal solvente dipendente dal solvente dipendente dal solvente dipendente dalla pressione
(a pressioni più elevate più polari)
Flessibilità / Scalabilità per l'estrazione in batch e in linea,
scalabilità lineare
solo per l'estrazione in batch,
scalabilità limitata
solo per l'estrazione in batch,
scalabilità limitata
solo per l'estrazione in batch,
scalabilità limitata
solo per l'estrazione in batch,
scalabilità lineare limitata,
molto costoso

 

Perché l'estrazione a ultrasuoni è così efficiente?

Il meccanismo di intensificazione dell'estrazione degli ultrasuoni di potenza è attribuito principalmente al fenomeno della cavitazione acustica. La cavitazione ultrasonica provoca collisioni tra le particelle della biomassa vegetale, con conseguente frazionamento interparticellare e riduzione delle dimensioni delle particelle. Quando le bolle di cavitazione collassano sulla superficie dei solidi vegetali, l'erosione e la sonoporazione ampliano ulteriormente la superficie delle particelle. Il trasferimento di massa così intensificato facilita il rilascio di molecole come proteine, lipidi, zuccheri, vitamine, antiossidanti, sostanze fitochimiche e fibre alimentari. Le forze di taglio generate dagli ultrasuoni migliorano la penetrazione del solvente nella matrice cellulare della materia vegetale e la permeabilità delle membrane cellulari. Questi meccanismi degli ultrasuoni di potenza sono responsabili della significativa intensificazione del processo ottenuta quando gli ultrasuoni vengono applicati per l'estrazione botanica.

 

In questa presentazione vi presentiamo la produzione di estratti botanici. Spiegheremo le sfide della produzione di estratti botanici di alta qualità e come un sonicatore può aiutarvi a superarle. Questa presentazione vi mostrerà come funziona l'estrazione a ultrasuoni. Imparerete quali vantaggi potete aspettarvi utilizzando un sonicatore per l'estrazione e come potete implementare un estrattore a ultrasuoni nella vostra produzione di estratti.

Estrazione botanica a ultrasuoni - Come utilizzare i sonicatori per estrarre i composti botanici

Miniatura del video

 

Vantaggi degli ultrasuoni per l'estrazione botanica

  • rendimenti elevati
  • estratti di qualità superiore
  • processo rapido e altamente efficiente
  • bassi costi operativi
  • risultati riproducibili
  • scalabilità lineare
  • Semplice & funzionamento sicuro
  • robustezza

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Ottenete informazioni tecniche sugli estrattori a ultrasuoni Hielscher e sui loro vantaggi!

Hielscher Ultrasonics progetta, produce e distribuisce estrattori a ultrasuoni ad alte prestazioni per il trattamento in batch e in continuo su qualsiasi scala di produzione. Oltre ai più elevati standard tecnici, all'eccezionale robustezza e al funzionamento 24/7/365 per un'elevata efficienza, gli ultrasonori Hielscher sono facili e affidabili da utilizzare. L'elevata efficienza, il software intelligente, il menu intuitivo, il protocollaggio automatico dei dati e il controllo remoto via browser sono solo alcune delle caratteristiche che distinguono gli estrattori Hielscher dalle altre apparecchiature di estrazione.

Vantaggi degli estrattori a ultrasuoni Hielscher

efficienza

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

Semplicità

  • Plug 'n’ play - Configurazione e formazione in poche ore
  • Alta produttività - Per la produzione di estratti su larga scala
  • Funzionamento in linea a lotti o continuo
  • Semplicità di configurazione - Supporta diverse tensioni e richiede solo un collegamento a quattro tubi.
  • Mobile
  • Scale up lineare - aggiungere un altro sistema a ultrasuoni in parallelo per aumentare la capacità
  • Monitoraggio e controllo a distanza - tramite PC, smartphone o tablet
  • Non è necessaria la supervisione del processo - Installazione ed esecuzione
  • Alte prestazioni - progettato per una produzione continua 24 ore su 24 e 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

sicurezza

  • Semplice e sicuro da gestire
  • Estrazione senza solventi o a base di solventi (acqua, etanolo, oli vegetali, glicerina, ecc.).
  • Assenza di pressioni e temperature elevate
  • Disponibilità di sistemi antideflagranti certificati ATEX
  • Facile da controllare (anche tramite telecomando)

Solventi per l'estrazione a ultrasuoni
Scegliere il solvente ideale per il processo di estrazione: acqua, miscela di acqua e alcol, alcol isopropilico, esano, etanolo, metanolo, butano, oli vegetali, glicerina,
I solventi non tossici e qualsiasi altro solvente standard sono compatibili con l'estrazione a ultrasuoni.
Estrazione ad ultrasuoni con acqua fredda: Sebbene l'acqua sia tecnicamente un solvente, il cosiddetto solvente universale, un'estrazione a base di acqua è generalmente considerata un'estrazione senza solventi. Un'estrazione a ultrasuoni senza solventi non richiede sostanze estranee. L'impasto di acqua e materiale vegetale viene sonicato per rompere le pareti cellulari della pianta in modo che le molecole bioattive vengano rilasciate nell'acqua (solvente). La sonicazione è un metodo meccanico puro, che non altera chimicamente la materia prima e l'estratto. Pertanto, l'estrazione a ultrasuoni è la tecnica preferita per produrre estratti botanici di alta qualità.

Setup di estrazione a ultrasuoni con sonda-ultrasuoni UIP1000hdT e agitatore per l'estrazione di piante.

ultrasuoni a sonda UIP1000hdT con agitatore per la produzione di estratti botanici come i cannabinoidi (ad es. CBD, THC, CBG)

 
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di trattamento approssimativa dei nostri estrattori a ultrasuoni (trattamento batch e flow-through):

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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L'estrazione a ultrasuoni è una strategia semplice ed efficiente per produrre rese più elevate di estratti di qualità superiore da prodotti botanici.

Installazione industriale dell'estrattore a ultrasuoni UIP4000hdt per la produzione di estratti botanici.


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

Hielscher Ultrasonics produce e fornisce estrattori a ultrasuoni ad alte prestazioni per laboratorio, scala pilota e industriale.



Letteratura / Riferimenti


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni da laboratorio a dimensioni industriali.

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