Estrazione ultrasonica del tabacco

L'estrazione convenzionale del tabacco è un processo lento e dispendioso in termini di tempo, che comporta l'uso di solventi tossici ad alte temperature, il che rende il processo pericoloso.

L'estrazione ultrasonica degli alcaloidi dal tabacco può essere eseguita con acqua o solventi delicati in un processo rapido di pochi minuti. Gli alcaloidi estratti ad ultrasuoni come la nicotina dal tabacco vengono rilasciati in una procedura rapida ed altamente efficiente, che fornisce elevate rese di un estratto a spettro completo (contenente nicotina, nornicotina, acido clorogenico (acido 5-caffeoilchinico), rutina, acido caffeico e scopoletina, solanesolo, ecc.)

Estrazione ultrasonica del tabacco

L'estrazione assistita da ultrasuoni (UAE) è un metodo di estrazione veloce, efficace e conveniente, che si basa sull'applicazione di ultrasuoni elettrici. Onde ultrasoniche intense generano un rapido micro-movimento e cavitazione acustica in sistemi solido-liquido (ad es. materiale vegetale in solvente, ad es. foglie di tabacco in etanolo), che si traduce in un aumento del trasferimento di massa e in un processo di estrazione accelerata. Rispetto ad altre tecniche di estrazione avanzate come l'estrazione di fluidi supercritici e l'estrazione a coppie di ioni, l'estrazione assistita da ultrasuoni è molto più economica, più rispettosa dell'ambiente, più sicura e più facile da usare. Pertanto, l'estrazione ad ultrasuoni è la tecnica di estrazione preferita per rilasciare composti bioattivi da piante.
L'estrazione ad ultrasuoni si traduce in un estratto ad ampio spettro, contenente nicotina, che è l'alcaloide primario del tabacco con il 94-98% del contenuto totale di alcaloidi, così come gli alcaloidi nornicotina, anabasina, anatabina, cotinina e miosmina.

L'estrazione ad ultrasuoni è ampiamente utilizzata per la produzione di estratti botanici come il CBD dalla cannabis e dalla canapa. L'ecografia è altamente efficiente e rapida.

Estrazione ad ultrasuoni di sostanze botaniche come il CBD dalla cannabis

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SonoStation – un sistema ad ultrasuoni con 2x ultrasuoni da 2kWserbatoio e pompa mescolati – è un sistema di estrazione facile da usare.

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Estratti di tabacco a spettro completo con sonicazione

Gli alcaloidi come nicotina e nornicotina, acido clorogenico, fenolitici, solanesolo e altri composti bioattivi possono essere isolati in modo rapido, efficiente e sicuro mediante estrazione ad ultrasuoni. L'estrazione convenzionale del tabacco comporta l'uso di solventi tossici come l'eptano ad alte temperature, che trasforma il processo di estrazione in una procedura pericolosa. L'intero processo di estrazione convenzionale richiede circa 24 ore ed è quindi molto dispendioso in termini di tempo.
L'estrazione ad ultrasuoni può essere eseguita come estrazione con acqua fredda o utilizzando solventi delicati come etanolo o miscela etanolo-acqua a temperatura ambiente o temperature leggermente elevate. La sonicazione richiede alcuni minuti, il che trasforma l'estrazione in una procedura rapida. Inoltre, utilizzando acqua o solventi delicati, il processo è completamente sicuro e conveniente.

Le foglie di tabacco ultrasonicamente esaurite vengono separate dai composti estratti nel solvente.

Gli estratti a spettro completo prodotti con gli ultrasuoni contengono l'alcaloide primario nicotina così come gli alcaloidi secondari o minori come anabasina o 3-(2-piperidinil)piridina, anatabina o 3-(2-1,2,3,6-tetraidropiridil)piridina, cotinina o 1-metil-5-(3-piridil)-2-pirrolidinone), 2,3'-dipiridile o isonicoteina, N-formilnornicotina o 2-(3-piridil)pirrolidinecarbaldeide, miosmina o 3-(1-pirrolin-2-il)piridina, nornicotina o 3-(pirrolidin-2-il)piridina, e beta-nicotirina o 3-(1-metilpirrolo-2-il)piridina.

Il contenuto di questi alcaloidi varia a seconda delle specie di tabacco e dei prodotti del tabacco. Mentre la nicotina è l'alcaloide primario con il 94-98% del contenuto totale di alcaloidi, la nornicotina e l'anatabina sono i due alcaloidi secondari più abbondanti, ognuno dei quali rappresenta dal 2% al 6% circa del contenuto totale di alcaloidi del tabacco.

Vantaggi dell'estrazione ultrasonica del tabacco:

  • maggiore resa
  • Alta qualità
  • Estrazione rapida
  • Processo delicato, non termico
  • Acqua o solvente
  • Semplice & funzionamento sicuro
Estrazione del tabacco a ultrasuoni con l'ultrasuonatore UP400St (400W) e la sonda S24d20L2 per una maggiore resa di nicotina in tempi più brevi. L'estrazione del tabacco a ultrasuoni può essere eseguita con solventi delicati ed è quindi un metodo ecologico e rispettoso dell'ambiente.

Estrattore a ultrasuoni UP400ST per l'estrazione della nicotina dalle foglie di tabacco

Scegliere da un'ampia selezione di solventi

Utilizzando l'estrazione a ultrasuoni, è possibile scegliere tra vari solventi, tra cui acqua, alcol, etanolo, metanolo, miscele etanolo-acqua o solventi forti come l'eptano o l'esano. Tutti i solventi precedentemente nominati sono già stati testati con successo e hanno dimostrato di essere efficaci per l'isolamento di composti bioattivi come alcaloidi, terpenoidi, fenoli e solanesolo da materiali vegetali di tabacco. La sonicazione può essere utilizzata nell'estrazione ad acqua fredda senza solventi (ad esempio per preparare estratti organici) o può essere combinata con un solvente di vostra scelta.
Per saperne di più sui solventi per l'estrazione ad ultrasuoni da piante!

Hielscher ultrasonicator UP400St with sonotrode S24d22L2 for extraction of nicotine and harmala from tobacco leaves.

Processore ad ultrasuoni UP400St (400 watt) per l'estrazione di alcaloidi come la nicotina e l'harmala dalle foglie di tabacco.

Estrattori ad ultrasuoni ad alte prestazioni

Processore ad ultrasuoni UIP4000hdT (4kW) per l'estrazione di pectine in un processo industriale in linea.Le apparecchiature a ultrasuoni della Hielscher sono comunemente uno strumento di estrazione per l'isolamento dei composti bioattivi dai prodotti botanici. Fornendo estrattori a ultrasuoni per tutte le scale di processo, Hielscher è in grado di consigliarvi il sistema a ultrasuoni più adatto alle vostre esigenze. A partire da estrattori compatti, ma potenti sistemi di laboratorio per analisi e test di fattibilità, Hielscher offre una gamma completa di ultrasuoni da laboratorio e per impianti pilota fino a ultrasuoni completamente industriali reattori. Offrendo l'intera larghezza di banda dei processori a ultrasuoni, Hielscher ha la configurazione ideale per il vostro processo di estrazione. A seconda del volume e dell'obiettivo del vostro processo, l'estrazione a ultrasuoni può essere eseguita in modalità batch o a flusso continuo. Gli accessori del manifold come i sonotrodi, i booster horns, le celle di flusso e i reattori permettono di equipaggiare il processore a ultrasuoni per soddisfare in modo ideale gli obiettivi del processo.
I processori a ultrasuoni della Hielscher possono essere controllati con precisione e i dati di processo vengono registrati automaticamente sulla scheda SD integrata dei nostri sistemi a ultrasuoni digitali. Il controllo affidabile dei parametri di processo garantisce una qualità del prodotto costantemente elevata. La registrazione automatica dei dati dei parametri di processo permette una facile standardizzazione del processo e l'adempimento delle Good Manufacturing Practices (GMP).
La robustezza delle apparecchiature ad ultrasuoni Hielscher consente un funzionamento 24/7 in ambienti gravosi e impegnativi. Il funzionamento semplice e sicuro e la bassa manutenzione rendono i sistemi ad ultrasuoni Hielscher il cavallo da lavoro affidabile nella vostra produzione.

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

Volume di batch Portata Dispositivi raccomandati
0,5-1,5 mL n.a. VialTweeter
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 UIP4000
n.a. 10 - 100L/min UIP16000
n.a. più grande cluster di UIP16000

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Hielscher Ultrasonics produce ultrasuoni ad alte prestazioni per applicazioni geochimiche.

Processori ad ultrasuoni ad alta potenza da laboratorio a scala pilota e industriale.

L'ultrasonografo industriale UIP2000hdT in uno stand speciale

UIP2000hdTun potente ultrasuonatore ad alte prestazioni da 2kW



Particolarità / Cose da sapere

Perché l'estrazione a ultrasuoni è così efficace?

L'estrazione assistita da ultrasuoni (UAE) si basa sull'accoppiamento di onde ultrasonore molto intense (onde acustiche) in un liquido o liquame. Le onde acustiche creano cicli alternati di alta pressione e bassa pressione, che danno luogo al fenomeno della cavitazione acustica. Il fenomeno della cavitazione ultrasonica o acustica è caratterizzato da condizioni estreme, localmente confinate di pressioni, temperature e forze di taglio molto elevate. In prossimità delle bolle di cavitazione che implodono, si possono misurare temperature fino a 5000K, pressioni di 1000 atmosfere, velocità di riscaldamento-raffreddamento superiori a 1010 K/s e getti di liquidi con velocità fino a 280m/s, che appaiono come forze di taglio e turbolenze molto elevate nella zona di cavitazione. La combinazione di questi fattori (pressione, calore, taglio e turbolenza) distrugge le cellule (lisi) e intensifica il trasferimento di massa durante il processo di estrazione. In questo modo, viene promossa l'estrazione liquido-solida di fitocostituenti dalle cellule vegetali. La tecnica di estrazione a ultrasuoni è ampiamente applicata per l'estrazione efficace e di successo di flavonoidi, polisaccaridi, alcaloidi, fitosteroli, polifenoli e pigmenti dalle piante.

I perturbatori a ultrasuoni sono utilizzati per l'estrazione da fonti di fitofarmaci (ad esempio piante, alghe, funghi).

Estrazione ultrasonica da cellule vegetali: la sezione trasversale microscopica (TS) mostra il meccanismo delle azioni durante l'estrazione ultrasonica dalle cellule (ingrandimento 2000x) [risorsa: Vilkhu et al. 2011].

Tabacco

Varie piante del genere Nicotiana e della famiglia delle Solanaceae (belladonna) sono note come piante di tabacco. Oltre ad essere il termine comunemente usato per la pianta, il tabacco descrive anche i prodotti preparati dalle foglie curate della pianta di tabacco. Mentre Nicotiana tabacum è la principale coltura utilizzata per la produzione di tabacco e nicotina, esistono oltre 70 specie di piante di tabacco. N. tabacum è la specie dominante usata per i prodotti del tabacco, tuttavia la variante più potente N. rustica si può trovare in tutto il mondo ed è usata per.
Il tabacco contiene l'alcaloide stimolante nicotina così come gli alcaloidi harmala. Le foglie di tabacco essiccate e curate sono usate principalmente per fumare in sigarette, sigari, pipe, shisha e sigarette elettroniche, sigari elettronici, pipe elettroniche e vaporizzatori. In alternativa, possono essere consumati come tabacco da fiuto, tabacco da masticare, tabacco da immersione e snus.

La famiglia delle piante di tabacco contiene varie (sotto)specie, che mostrano diversi profili di alcaloidi e sapori.
Il tabacco orientale (Nicotiana tabacum L.) è una specie di tabacco coltivato principalmente in Turchia, Grecia e zone limitrofe, che viene utilizzato per la produzione commerciale di sigarette, sigari e tabacco da masticare. Ha un forte sapore caratteristico, è relativamente basso in nicotina e alto in zuccheri riduttori, acidi e olio aromatico volatile, che dà ai prodotti del tabacco un aroma intenso.

Si conoscono 67 specie naturali di tabacco. Di seguito sono elencate le specie più comuni:

  • Nicotiana acuminata (Graham) Hook. - tabacco millefiori
  • Nicotiana africana Merxm.
  • Nicotiana alata Collegamento & Otto - tabacco alato, tabacco al gelsomino, tanbaku (persiano)
  • Nicotiana attenuata Torrey ex S. Watson - tabacco coyote
  • Nicotiana benthamiana Domin
  • Nicotiana clevelandii A. Gray
  • Nicotiana glauca Graham - tabacco da albero, tabacco da albero brasiliano, tabacco da arbusto, senape
  • Nicotiana glutinosa L.
  • Nicotiana langsdorffii Weinm.
  • Nicotiana longiflora Cav.
  • Nicotiana occidentalis H.-M. Wheeler
  • Nicotiana obtusifolia M. Martens & Galeotti - tabacco del deserto, punche, “tabaquillo”
  • Nicotiana otophora Griseb.
  • Nicotiana plumbaginifolia Viv.
  • Nicotiana quadrivalvis Pursh
  • Nicotiana rustica L. - Tabacco azteco, mapacho
  • Nicotiana suaveolens Lehm. - Tabacco australiano
  • Nicotiana sylvestris Speg. & Viene - tabacco sudamericano, tabacco di bosco
  • Nicotiana tabacum L. - tabacco commerciale coltivato per la produzione di sigarette, sigari, tabacco da masticare, ecc.
  • Nicotiana tomentosiformis Goodsp.

Le tre specie che seguono sono ibridi creati dall'uomo:

  • Nicotiana × didepta N. debneyi × N. tabacum
  • Nicotiana × digluta N. glutinosa × N. tabacum
  • Nicotiana × sanderae Hort. ex Wats. N. alata × N. forgetiana

Tipi di tabacco
La concia e il successivo processo di invecchiamento delle foglie di tabacco inducono una lenta ossidazione e degradazione dei carotenoidi presenti nella foglia di tabacco. A causa dell'ossidazione, nelle foglie di tabacco vengono sintetizzati alcuni composti che danno luogo a sapori dolci di fieno, tè, olio di rosa o aromatici fruttati, che contribuiscono alla “scorrevolezza” del fumo. Gli amidi sono convertiti in zuccheri, che successivamente glicano le proteine e sono ossidati in prodotti finali di glicazione avanzata (AGE). Questo è un processo di caramellizzazione che dà al fumo anche il suo sapore.
Il metodo di preparazione e stagionatura del tabacco influenza le sue caratteristiche finali di aroma. La stagionatura può essere ottenuta tramite aria, fuoco, canna fumaria e sole. Per esempio, il tabacco flue-cured (ad esempio dalla Francia) contiene solo bassi livelli di alcaloidi, mentre il tabacco Burley air-cured (ad esempio proveniente dal Guatemala) è noto per il suo alto contenuto di alcaloidi.