estrazione ad ultrasuoni – Versatile e utilizzabile per qualsiasi materiale botanico
Posso usare il mio ultrasuonatore a sonda per l'estrazione di cannabis e psilocibina? La risposta è: sì! È possibile utilizzare il proprio ultrasuoni per numerose materie prime diverse per produrre estratti di alta qualità. La bellezza della tecnica di estrazione a ultrasuoni risiede nella sua compatibilità con praticamente qualsiasi materia prima botanica e solvente. Pertanto, l'estrazione a ultrasuoni offre rese elevate in tempi brevi sia per le molecole polari che per quelle non polari.
Estrazione di molecole polari e non polari con gli ultrasuoni
Il grado di estraibilità dei composti bioattivi è determinato da vari fattori, come le strutture cellulari circostanti o la polarità della molecola bersaglio.
"Il simile si dissolve nel simile"
La solubilità a livello molecolare può essere generalmente distinta in due diverse categorie: polare e non polare.
Le molecole polari hanno estremità con carica positiva + e negativa -. Le molecole non polari hanno una carica quasi nulla (carica zero) o la carica è bilanciata. I solventi rientrano in queste categorie e possono essere, ad esempio, fortemente, mediamente o scarsamente polari o non polari.
Come suggerisce la frase "Like Dissolves Like", le molecole si dissolvono meglio in un solvente con la stessa polarità.
I solventi polari dissolvono i composti polari. I solventi non polari sciolgono i composti non polari. A seconda della polarità del composto botanico, è necessario scegliere un solvente adatto con un'elevata capacità di dissoluzione.
I lipidi e i grassi sono molecole non polari. Le sostanze fitochimiche come i principali cannabinoidi (CBD, THC), i terpeni, i tocoferoli, la clorofilla A e i carotenoidi sono molecole non polari. Le molecole acquose come la psilocibina, le antocianine, la maggior parte degli alcaloidi, la clorofilla B, la vitamina C e le vitamine B sono tipi di molecole polari.
Ciò significa che è necessario scegliere solventi diversi per l'estrazione della cannabis e della psilocibina, poiché le molecole di cannabinoidi sono non polari, mentre quelle di psilocibina sono polari. Di conseguenza, la polarità del solvente è importante. Le molecole polari, come la psilocibina, si dissolvono meglio in solventi polari. I principali solventi polari sono, ad esempio, l'acqua o il metanolo. Le molecole non polari, invece, si sciolgono meglio in solventi non polari come l'esano o il toluene.
Estrazione a ultrasuoni di qualsiasi sostanza fitochimica Scelta del solvente ideale
Il vantaggio dell'estrattore a ultrasuoni è la sua compatibilità con quasi tutti i tipi di solventi. È possibile utilizzare un sistema di estrazione a ultrasuoni con solventi polari e non polari.
Alcune materie prime, come i funghi vitali, spesso traggono vantaggio da un processo di estrazione a due fasi, in cui l'estrazione a ultrasuoni viene eseguita in successione con un solvente polare e uno non polare. Questa estrazione in due fasi libera entrambi i tipi di molecole, polari e non polari.
L'acqua è un solvente polare; altri solventi polari sono l'acetone, l'acetonitrile, la dimetilformammide (DMF), il dimeltilsolfossido (DMSO), l'isopropanolo e il metanolo.
Nota: sebbene l'acqua sia tecnicamente un solvente, l'estrazione a base d'acqua è spesso definita in termini profani come un'estrazione senza solventi.
L'etanolo, l'acetone, il diclorometano, ecc. sono classificati come polari intermedi, mentre n-esano, etere, cloroformio, toluene, ecc. sono non polari.
etanolo – il solvente versatile per l'estrazione botanica
L'etanolo, un solvente molto utilizzato per l'estrazione botanica, è un solvente mediamente polare. Ciò significa che l'etanolo ha proprietà di estrazione polari e non polari. La capacità di estrazione polare e non polare rende l'etanolo un solvente ideale per gli estratti ad ampio spettro, come quelli spesso prodotti da prodotti botanici come la canapa, la cannabis e altre erbe, dove viene estratta una varietà di sostanze fitochimiche diverse per ottenere il cosiddetto effetto entourage. L'effetto entourage descrive l'effetto di vari composti bioattivi in combinazione tra loro, che si traduce in effetti benefici per la salute molto più marcati. Ad esempio, un estratto di canapa ad ampio spettro contiene vari cannabinoidi come il cannabidiolo (CBD), il cannabigerolo (CBG), il cannabinolo (CBN), il cannabicromene (CBC), i terpeni, i terpenoidi, gli alcaloidi e altre sostanze fitochimiche, che agiscono in combinazione e potenziano gli effetti benefici dell'estratto in modo olistico.
Semplice passaggio tra materiali botanici
Il passaggio da un lotto all'altro di varie materie prime botaniche è semplice e rapido.
Per l'estrazione a ultrasuoni in batch, è sufficiente preparare un impasto costituito da materiale vegetale macerato (essiccato), ad esempio canapa in etanolo. Inserire la sonda a ultrasuoni (detta anche sonotrodo) nel recipiente e sonicare per il tempo stabilito. Al termine della sonicazione, rimuovere la sonda a ultrasuoni dal lotto. La pulizia dell'ultrasuonatore è semplice e richiede solo un minuto: Pulire il sonotrodo per rimuovere il particolato vegetale, quindi utilizzare la funzione CIP (clean-in-place) dell'ultrasuonatore. Inserite il sonotrodo in un becker con acqua, accendete l'unità e lasciate funzionare il dispositivo per 20-30 secondi. In questo modo, la sonda a ultrasuoni si pulisce da sola.
A questo punto, si è pronti a eseguire il lotto successivo per l'estrazione di un'altra sostanza botanica, come la psilocibina in acqua.
Allo stesso modo, i sistemi in linea a ultrasuoni dotati di cella a flusso vengono puliti tramite il meccanismo CIP. L'alimentazione della cella a flusso con acqua durante il funzionamento degli ultrasuoni è per lo più sufficiente per la pulizia. Naturalmente, è possibile aggiungere una piccola quantità di detergenti (ad esempio, per facilitare la rimozione degli oli).
Gli estrattori a ultrasuoni sono universalmente utilizzabili per qualsiasi tipo di composto bioattivo e per il relativo solvente adatto in base alla polarità.
- maggiore resa
- alta qualità
- Nessuna degradazione termica
- Estrazione rapida
- funzionamento semplice e sicuro
- Estrazione verde
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Gli estrattori Hielscher Ultrasonics sono ben consolidati nel campo dell'estrazione botanica. Produttori di estratti – dai piccoli produttori di estratti boutique ai produttori di massa su larga scala – trovano nell'ampia gamma di apparecchiature Hielscher l'ultrasuonatore ideale per la loro capacità produttiva. Le configurazioni dei processi in linea, sia in batch che in continuo, sono prontamente disponibili, di rapida installazione e di funzionamento sicuro e intuitivo.
Massima qualità – Progettato & Prodotto in Germania
L'hardware sofisticato e il software intelligente degli estrattori a ultrasuoni Hielscher sono progettati per garantire risultati affidabili di estrazione a ultrasuoni dalle materie prime botaniche, con risultati riproducibili e un funzionamento facile e sicuro. Costruiti per funzionare 24 ore su 24, 7 giorni su 7, con un'elevata robustezza e bassi requisiti di manutenzione, gli estrattori a ultrasuoni Hielscher sono una soluzione affidabile e confortevole per i produttori di estratti botanici.
Gli estrattori Hielscher Ultrasonics sono utilizzati in tutto il mondo per la produzione di estratti botanici di alta qualità. Grazie alla loro comprovata capacità di produrre estratti di alta qualità, gli estrattori a ultrasuoni Hielscher non sono utilizzati solo da piccoli produttori di estratti, ma soprattutto nella produzione industriale di estratti e integratori alimentari di ampia diffusione commerciale. Grazie alla loro robustezza e alla bassa manutenzione, i processori a ultrasuoni Hielscher possono essere facilmente installati, gestiti e monitorati.
Protocollaggio automatico dei dati
Per soddisfare gli standard di produzione di integratori alimentari e terapeutici, i processi produttivi devono essere monitorati e registrati in modo dettagliato. I dispositivi digitali a ultrasuoni Hielscher Ultrasonics sono dotati di protocollatura automatica dei dati. Grazie a questa funzione intelligente, tutti i parametri di processo più importanti, come l'energia degli ultrasuoni (energia totale e netta), la temperatura, la pressione e il tempo, vengono memorizzati automaticamente 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 i cicli di sonicazione precedenti e valutarne i risultati.
Un'altra caratteristica di facile utilizzo è il controllo remoto via browser dei nostri sistemi digitali a ultrasuoni. Tramite il controllo remoto via browser è possibile avviare, arrestare, regolare e monitorare il processore a ultrasuoni a distanza da qualsiasi luogo.
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Perché l'estrazione a ultrasuoni è il metodo migliore?
efficienza
- Rendimenti più elevati
- Processo di estrazione rapido – entro pochi minuti
- Estratti di alta qualità – estrazione delicata e non termica
- Solventi verdi (acqua, etanolo, glicerina, oli vegetali, NADES, ecc.)
Semplicità
- Plug-and-play - Configurazione e funzionamento in pochi minuti
- Alta produttività - Per la produzione di estratti su larga scala
- Funzionamento in linea a lotti o continuo
- Installazione e avviamento semplici
- Portatile / mobile - Unità portatili o costruite su ruote
- 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)
- alghe
- antociani
- artemisinina
- astragalo
- Baggibuti
- Melone amaro
- cannabis
- Peperoncino
- cannella
- Scorza di agrumi
- cacao
- caffè
- Cucurmin
- Kava Kava
- anatra
- Sambuco
- aglio
- zenzero
- tè verde
- luppolo
- Kratom
- erbe medicinali
- Frutto di monaco
- funghi
- Foglie di olivo
- Melograno
- quercetina
- Quillaja
- zafferano
- stevia
- tabacco
- vaniglia
e molti altri!
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasonori:
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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Letteratura / Riferimenti
- F. Chemat; M. K. Khan (2011): Applications of ultrasound in food technology: processing, preservation and extraction. Ultrasonic Sonochemistry, 18, 2011. 813–835.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk (2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
Solventi e loro polarità
La tabella seguente elenca i solventi più comuni, ordinati dalla polarità più bassa a quella più alta.
solvente | formula | bollente punto (degC) | fusione punto (degC) | densità (g/mL) | solubilità in H2O (g/100g) | relativo polarità |
Cicloesano | C6H12 | 80.7 | 6.6 | 0.779 | 0.005 | 0.006 |
pentano | C5H12 | 36.1 | -129.7 | 0.626 | 0.0039 | 0.009 |
esano | C6H14 | 69 | -95 | 0.655 | 0.0014 | 0.009 |
eptano | C7H16 | 98 | -90.6 | 0.684 | 0.0003 | 0.012 |
tetracloruro di carbonio | CCl4 | 76.7 | -22.4 | 1.594 | 0.08 | 0.052 |
bisolfuro di carbonio | CS2 | 46.3 | -111.6 | 1.263 | 0.2 | 0.065 |
p-xilene | C8H10 | 138.3 | 13.3 | 0.861 | 0.02 | 0.074 |
toluene | C7H8 | 110.6 | -93 | 0.867 | 0.05 | 0.099 |
benzene | C6H6 | 80.1 | 5.5 | 0.879 | 0.18 | 0.111 |
etere | C4H10O | 34.6 | -116.3 | 0.713 | 7.5 | 0.117 |
metile t-butil etere (MTBE) | C5H12O | 55.2 | -109 | 0.741 | 4.8 | 0.124 |
dietilammina | C4H11N | 56.3 | -48 | 0.706 | M | 0.145 |
diossano | C4H8O2 | 101.1 | 11.8 | 1.033 | M | 0.164 |
N,N-dimetilanilina | C8H11N | 194.2 | 2.4 | 0.956 | 0.14 | 0.179 |
clorobenzene | C6H5Cl | 132 | -45.6 | 1.106 | 0.05 | 0.188 |
anisolo | C 7H8O | 153.7 | -37.5 | 0.996 | 0.10 | 0.198 |
tetraidrofurano (THF) | C4H8O | 66 | -108.4 | 0.886 | 30 | 0.207 |
acetato di etile | C4H8O2 | 77 | -83.6 | 0.894 | 8.7 | 0.228 |
benzoato di etile | C9H10O2 | 213 | -34.6 | 1.047 | 0.07 | 0.228 |
dimetossietano (glima) | C4H10O2 | 85 | -58 | 0.868 | M | 0.231 |
diglyme | C6H14O3 | 162 | -64 | 0.945 | M | 0.244 |
acetato di metile | C 3H 6O2 | 56.9 | -98.1 | 0.933 | 24.4 | 0.253 |
Cloroformio | CHCl3 | 61.2 | -63.5 | 1.498 | 0.8 | 0.259 |
3-pentanone | C5H12O | 101.7 | -39.8 | 0.814 | 3.4 | 0.265 |
1,1-dicloroetano | C2H4Cl2 | 57.3 | -97.0 | 1.176 | 0.5 | 0.269 |
di-n-butil ftalato | C16H22O4 | 340 | -35 | 1.049 | 0.0011 | 0.272 |
cicloesanone | C6H10O | 155.6 | -16.4 | 0.948 | 2.3 | 0.281 |
piridina | C5H5N | 115.5 | -42 | 0.982 | M | 0.302 |
dimetilftalato | C10H10O4 | 283.8 | 1 | 1.190 | 0.43 | 0.309 |
cloruro di metilene | CH2Cl2 | 39.8 | -96.7 | 1.326 | 1.32 | 0.309 |
2-pentanone | C 5H 10O | 102.3 | -76.9 | 0.809 | 4.3 | 0.321 |
2-butanone | C4H8O | 79.6 | -86.3 | 0.805 | 25.6 | 0.327 |
1,2-dicloroetano | C2H4Cl2 | 83.5 | -35.4 | 1.235 | 0.87 | 0.327 |
benzonitrile | C7H5N | 205 | -13 | 0.996 | 0.2 | 0.333 |
acetone | C3H6O | 56.2 | -94.3 | 0.786 | M | 0.355 |
dimetilformammide (DMF) | C3H7NO | 153 | -61 | 0.944 | M | 0.386 |
t-Alcool butilico | C4H10O | 82.2 | 25.5 | 0.786 | M | 0.389 |
anilina | C6H7N | 184.4 | -6.0 | 1.022 | 3.4 | 0.420 |
dimetilsulfossido (DMSO) | C2H6OS | 189 | 18.4 | 1.092 | M | 0.444 |
acetonitrile | C2H3N | 81.6 | -46 | 0.786 | M | 0.460 |
3-pentanolo | C 5H 12O | 115.3 | -8 | 0.821 | 5.1 | 0.463 |
2-pentanolo | C 5H 12O | 119.0 | -50 | 0.810 | 4.5 | 0.488 |
2-butanolo | C4H10O | 99.5 | – 114.7 | 0.808 | 18.1 | 0.506 |
cicloesanolo | C 6H 12O | 161.1 | 25.2 | 0.962 | 4.2 | 0.509 |
1-ottanolo | C 8H 18O | 194.4 | -15 | 0.827 | 0.096 | 0.537 |
2-propanolo | C3H8O | 82.4 | -88.5 | 0.785 | M | 0.546 |
1-etanolo | C 7H 16O | 176.4 | -35 | 0.819 | 0.17 | 0.549 |
i-butanolo | C4H10O | 107.9 | -108.2 | 0.803 | 8.5 | 0.552 |
1-esanolo | C 6H 14O | 158 | -46.7 | 0.814 | 0.59 | 0.559 |
1-pentanolo | C 5H 12O | 138.0 | -78.2 | 0.814 | 2.2 | 0.568 |
acetil acetone | C5H8O2 | 140.4 | -23 | 0.975 | 16 | 0.571 |
acetoacetato di etile | C6H10O3 | 180.4 | -80 | 1.028 | 2.9 | 0.577 |
1-butanolo | C4H10O | 117.6 | -89.5 | 0.81 | 7.7 | 0. 586 |
alcool benzilico | C 7H 8O | 205.4 | -15.3 | 1.042 | 3.5 | 0.608 |
1-propanolo | C3H8O | 97 | -126 | 0.803 | M | 0.617 |
acido acetico | C2H4O2 | 118 | 16.6 | 1.049 | M | 0.648 |
2-amminoetanolo | C2H7NO | 170.9 | 10.5 | 1.018 | M | 0.651 |
etanolo | C2H6O | 78.5 | -114.1 | 0.789 | M | 0.654 |
glicole dietilenico | C4H10O3 | 245 | -10 | 1.118 | M | 0.713 |
metanolo | CH4O | 64.6 | -98 | 0.791 | M | 0.762 |
glicole etilenico | C2H6O2 | 197 | -13 | 1.115 | M | 0.790 |
glicerina | C3H8O3 | 290 | 17.8 | 1.261 | M | 0.812 |
acqua, pesante | D2O | 101.3 | 4 | 1.107 | M | 0.991 |
acqua | H2O | 100.00 | 0.00 | 0.998 | M | 1.000 |