Estrazione con fluidi supercritici migliorata dagli ultrasuoni di potenza
L’estrazione a ultrasuoni, da sola o in combinazione con metodi di estrazione alternativi, come l’estrazione con solventi o con estrattori a CO2 supercritica, viene utilizzata con successo per estrarre l’intero spettro dei cannabinoidi dalla pianta di cannabis (canapa e marijuana). Nella marijuana, il principale cannabinoide è il Δ9-tetraidrocannabinolo (Δ9-THC), con i suoi ben noti effetti psicotropi. Altri importanti cannabinoidi con attività psicotropa ridotta o assente sono presenti sia nella canapa sia nella marijuana e comprendono acido cannabidiolico (CBDA), cannabidiolo (CBD), cannabigerolo (CBG), cannabicromene (CBC), cannabinolo (CBN) e cannabiciclolo (CBL), insieme ad altri omologhi C19 associati.
Estrazione con CO2 supercritica migliorata dagli ultrasuoni
La combinazione di ultrasuoni ad alta potenza ed estrattori a fluidi supercritici (SFE) è un metodo altamente efficiente e pulito per accelerare e migliorare i processi di trasferimento di massa. Il trasferimento di massa tra la materia prima (ad esempio, materiali vegetali come foglie, fiori, infiorescenze ecc.) e il solvente (ad esempio, CO2 supercritica) è il fattore limitante nei processi di estrazione. Il trasferimento di massa limitato riduce l’efficienza di estrazione. Per compensare questa scarsa efficienza, occorre aumentare il tempo di estrazione oppure sacrificare la resa di estrazione.
La sonicazione ad alta potenza è una tecnologia ampiamente collaudata per intensificare le reazioni lente migliorando il trasferimento di massa tra due fasi. Attraverso vibrazioni intense, forze di taglio e turbolenze che generano agitazione, gli ultrasuoni di potenza aumentano significativamente la frequenza con cui la materia prima da estrarre entra in contatto con il solvente. Ne risultano rese di estrazione superiori e tempi di estrazione ridotti. La sonicazione migliora l’efficienza di estrazione di qualsiasi tipo di estrattore a fluidi supercritici:
- aumentando la resa
- riducendo il tempo di estrazione
- riducendo la pressione necessaria
- migliorando la capacità produttiva complessiva
UIP2000hdT è un estrattore a ultrasuoni che può essere collegato mediante flangia a colonne di estrazione con CO2 supercritica per migliorare il trasferimento di massa e, di conseguenza, la resa di estrazione
Il miglioramento mediante ultrasuoni del trasferimento di massa nei processi di estrazione con CO2 supercritica può essere ottenuto facilmente integrando nell’estrattore a fluidi supercritici una sonda a ultrasuoni ad alte prestazioni, come una Cascatrode. Le sonde di Hielscher Ultrasonics (note anche come corni a ultrasuoni o sonotrodi) possono essere collegate mediante una tenuta flangiata standard e sono compatibili con raccordi swedge lock. Ciò rende l’installazione e il funzionamento semplici e sicuri. Poiché tutti i sonicatori Hielscher sono noti per la loro robustezza e le loro prestazioni continue, una volta installato il sistema richiede poca manutenzione.
I sonicatori e le sonde Hielscher sono disponibili per
- estrattori a fluidi supercritici su piccola scala / da laboratorio
- scala semi-industriale
- scala industriale
Estrattore a ultrasuoni integrato in un sistema a CO2 supercritica per migliorare il trasferimento di massa. Ciò aumenta la resa di estrazione e riduce il tempo e la temperatura di estrazione.
figura e studio: Hu et al. 2007
Caso di studio sull’estrazione con CO2 supercritica potenziata dagli ultrasuoni
Estrazione dello zenzero: Balachandran et al. (2006) hanno studiato l’efficienza dell’estrazione con CO2 supercritica assistita da ultrasuoni utilizzando il dispositivo Hielscher: sonicatore UIP500hdT. Hanno studiato l’influenza degli ultrasuoni sull’estrazione supercritica utilizzando zenzero liofilizzato. “La resa dei composti pungenti dello zenzero aumenta significativamente sotto l’influenza degli ultrasuoni, con miglioramenti fino al 30% verso la fine del periodo di estrazione.” (Balachandran et al. 2006)
Scoprite di più sull’estrazione dello zenzero a ultrasuoni!
Immagini FESEM di particelle di zenzero. (A) Esperimenti senza sonicazione, (B) esperimenti con sonicazione utilizzando il UIP500hdT .
Immagine e studio: Balachandran et al. 2006
- intensificare il trasferimento di massa durante la SFE
- aumentare le rese degli estratti
- accelerare l’estrazione SFE
- gestire facilmente pressioni elevate
- trattare diverse materie prime
- essere integrati in sistemi SFE esistenti
- essere installati in modo flessibile
- essere controllati con precisione
- essere controllati da remoto
- essere utilizzati in sicurezza
Estrattori a ultrasuoni ad alta potenza per l’estrazione con fluidi supercritici
I sonicatori Hielscher possono essere facilmente integrati in qualsiasi estrattore convenzionale a CO2 supercritica per migliorare il trasferimento di massa e, di conseguenza, aumentare la resa di estrazione.
Le sonde a ultrasuoni di tipo CascatrodeTM sono particolarmente adatte all’integrazione in un estrattore a CO2 , poiché le cascatrode Hielscher offrono un’ampia superficie che genera un’intensa cavitazione nei grandi serbatoi dei sistemi di estrazione con CO2 e possono quindi trattare facilmente grandi volumi. I processori industriali a ultrasuoni di Hielscher Ultrasonics, robusti e affidabili, possono erogare ampiezze molto elevate. È possibile mantenere facilmente ampiezze fino a 200µm in funzionamento continuo 24/7. Per ampiezze ancora maggiori sono disponibili sonotrodi a ultrasuoni personalizzati. Il funzionamento continuo affidabile ad ampiezze elevate, insieme alla robustezza e alla ridotta manutenzione degli estrattori a ultrasuoni Hielscher, li rende l’apparecchiatura ideale per l’integrazione in estrattori a CO2 supercritica / subcritica per ricerca e sviluppo e per uso commerciale.
- prestazioni costantemente elevate
- funzionamento 24/7/365
- controllo preciso del processo
- robustezza
- manutenzione ridotta
- sicuri e facili da usare
- controllo remoto tramite browser
La tabella seguente fornisce un’indicazione della capacità di trattamento approssimativa dei nostri sonicatori:
| Volume del lotto | Portata | Dispositivi consigliati |
|---|---|---|
| da 10 a 2000mL | da 20 a 400mL/min | UP200St, UP400St |
| da 0,1 a 8L | da 0,2 a 2L/min | UIP500hdT |
| da 0,1 a 20L | da 0,2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| da 10 a 100L | da 2 a 10L/min | UIP4000hdT |
| non applicabile | da 10 a 100L/min | UIP16000 |
| non applicabile | superiore | gruppo di UIP16000 |
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Riferimenti bibliografici
- S. Balachandran, S.E. Kentish, R. Mawson, M. Ashokkumar (2006): Ultrasonic enhancement of the supercritical extraction from ginger. Ultrasonics Sonochemistry
Volume 13, Issue 6, Sept. 2006. 471-479. - Yanxiang Gao, Bence Nagy, Xuan Liu, Béla Simándi, Qi Wang (2009): Supercritical CO2 extraction of lutein esters from marigold (Tagetes erecta L.) enhanced by ultrasound. The Journal of Supercritical Fluids. Volume 49, Issue 3, 2009. 345-350.
- E. Riera, A. Blanco, J. García, J. Benedito, A. Mulet, J. A. Gallego-Juárez, M. Blasco (2010): High-power ultrasonic system for the enhancement of mass transfer in supercritical CO2 extraction processes. Ultrasonics, 50, 2010, 306-309.
- Ai-jun Hu, Shuna Zhao, Hanhua Liang, Tai-qiu Qiu, Guohua Chen (2007): Ultrasound assisted supercritical fluid extraction of oil and coixenolide from adlay seed. Ultrasonics Sonochemistry Volume 14, Issue 2, Feb. 2007. 219-224.
Ultrasuoni ad alte prestazioni! La gamma di prodotti Hielscher copre l’intero spettro, dal sonicatore compatto da laboratorio alle unità da banco fino ai sistemi a ultrasuoni interamente industriali.