Estrazione del tabacco a ultrasuoni
L'estrazione convenzionale del tabacco è un processo lento e lungo, che prevede l'uso di solventi tossici ad alte temperature, rendendo il processo pericoloso. L'estrazione a ultrasuoni degli alcaloidi dal tabacco può essere eseguita utilizzando acqua o solventi leggeri in un processo rapido di pochi minuti. Gli alcaloidi estratti con gli ultrasuoni, come la nicotina dal tabacco, vengono rilasciati con una procedura rapida e altamente efficiente, che fornisce rese elevate di un estratto a spettro completo (contenente nicotina, nornicotina, acido clorogenico, acido 5-caffeoilchinico, rutina, acido caffeico e scopoletina, solanesolo ecc.)
Estrazione a ultrasuoni del tabacco
L'estrazione assistita da ultrasuoni è un metodo di estrazione rapido, efficace e conveniente, basato sull'applicazione di ultrasuoni di potenza. Le intense onde ultrasoniche generano rapidi micromovimenti e cavitazione acustica nei sistemi solido-liquido (ad esempio materiale vegetale in solvente, ad esempio foglie di tabacco in etanolo), con conseguente aumento del trasferimento di massa e accelerazione del processo di estrazione. Rispetto ad altre tecniche di estrazione avanzate, come l'estrazione con fluidi supercritici e l'estrazione a coppia ionica, l'estrazione assistita da ultrasuoni è significativamente più economica, rispettosa dell'ambiente, più sicura e più facile da usare. Pertanto, l'estrazione a ultrasuoni è la tecnica di estrazione preferita per liberare i composti bioattivi dalle piante.
L'estrazione a ultrasuoni produce un estratto ad ampio spettro, contenente nicotina, che è l'alcaloide primario con il 94-98% del contenuto totale di alcaloidi nel tabacco, oltre agli alcaloidi nornicotina, anabasina, anatabina, cotinina e miosmina.
Per saperne di più sull'estrazione di alcaloidi da materiale vegetale con un ultrasuonatore a sonda!
Sonicator UP400St (400 watt) per l'estrazione di alcaloidi come nicotina, nornicotina, acido clorogenico, ecc. dalle foglie di tabacco.
Estratti di tabacco a spettro completo con sonicazione
Gli alcaloidi come la nicotina e la nornicotina, l'acido clorogenico, i fenoli, il solanesolo e altri composti bioattivi possono essere isolati in modo rapido, efficiente e sicuro utilizzando l'estrazione a ultrasuoni. L'estrazione convenzionale del tabacco prevede l'uso di solventi tossici come l'eptano ad alte temperature, che rendono il processo di estrazione una procedura pericolosa. L'intero processo di estrazione convenzionale dura circa 24 ore e richiede quindi molto tempo.
L'estrazione a ultrasuoni può essere eseguita come estrazione ad acqua fredda o utilizzando solventi blandi come l'etanolo o la miscela etanolo-acqua a temperatura ambiente o a temperature leggermente elevate. La sonicazione richiede pochi minuti, il che trasforma l'estrazione in una procedura rapida. Inoltre, utilizzando acqua o solventi leggeri, il processo è completamente sicuro e conveniente.
Gli estratti a spettro completo prodotti ad ultrasuoni contengono l'alcaloide primario nicotina e gli alcaloidi secondari o minori come l'anabasina o 3-(2-piperidinil)piridina, l'anatabina o 3-(2-1,2,3,6-tetraidropiridil)piridina, la 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-metilpirrol-2-il)piridina.
Il contenuto di questi alcaloidi varia a seconda della 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, ciascuno dei quali rappresenta circa il 2%-6% del contenuto totale di alcaloidi del tabacco.
- maggiore resa
- alta qualità
- Estrazione rapida
- Processo delicato e non termico
- Acqua o solvente
- Semplice & funzionamento sicuro
Scegliete tra un'ampia selezione di solventi
Con l'estrazione a ultrasuoni è possibile scegliere tra diversi solventi, tra cui acqua, alcol, etanolo, metanolo, miscele di etanolo e acqua o solventi forti come eptano o esano. Tutti i solventi citati 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 del tabacco. La sonicazione può essere utilizzata per l'estrazione in acqua fredda senza solventi (ad esempio per preparare estratti organici) o può essere combinata con un solvente a scelta.
Scoprite di più sui solventi per l'estrazione a ultrasuoni dei prodotti botanici!
Per saperne di più sull'estrazione esanica intensificata a ultrasuoni!
Estrazione ad ultrasuoni di nicotina dalle foglie di tabacco utilizzando Il sonicatore UP200Ht
Estrattori di ultrasuoni ad alte prestazioni
Le apparecchiature a ultrasuoni di Hielscher sono uno strumento di estrazione comunemente utilizzato per l'isolamento di composti bioattivi dalle piante. 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 quelli compatti, ma potenti sistemi di laboratorio per analisi e test di fattibilità, Hielscher offre una gamma completa di ultrasuonatori 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 processo, l'estrazione a ultrasuoni può essere eseguita in modalità batch o a flusso continuo. Gli accessori del manifold, come sonotrodi, trombe di spinta, celle di flusso e reattori, consentono di attrezzare il processore a ultrasuoni per raggiungere gli obiettivi del processo in modo ottimale.
I processori a ultrasuoni Hielscher possono essere controllati con precisione e i dati di processo vengono registrati automaticamente sulla scheda SD integrata dei nostri sistemi digitali a ultrasuoni. Il controllo affidabile dei parametri di processo garantisce una qualità del prodotto sempre elevata. La registrazione automatica dei parametri di processo consente una facile standardizzazione del processo e il rispetto delle buone pratiche di fabbricazione (GMP).
La robustezza delle apparecchiature a ultrasuoni Hielscher consente un funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7, in condizioni di lavoro gravose e in ambienti difficili. Il funzionamento facile e sicuro e la manutenzione ridotta fanno dei sistemi a ultrasuoni Hielscher il cavallo di battaglia affidabile della vostra produzione.
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasonori:
| 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 |
Contattateci subito per ulteriori informazioni! Il nostro personale ben addestrato sarà lieto di discutere con voi il vostro processo di estrazione!
Contattateci! / Chiedi a noi!
Processori a ultrasuoni ad alta potenza, dal laboratorio alla scala pilota e industriale.
UIP2000hdT, un potente ultrasuonatore ad alte prestazioni da 2kW
Letteratura/riferimenti
- Esclapez, M.D.; García-Pérez, J.V.; Mulet, A.; Cárcel, J.A. (2011): Ultrasound-Assisted Extraction of Natural Products. Food Engineering Reviews, Volume 3, 2011. 108–120.
- Vinatoru, M. (2001): An overview of the ultrasonically assisted extraction of bioactive principles from herbs. Ultrasonics Sonochemistry 8(3):303-13.
- Chen, P.X.; Qian, N.; Burton, H.R.; Moldoveanu, S.C. (2005): Analysis of Minor Alkaloids in Tobacco: A Collaborative Study. Contributions to Tobacco Research, Vol. 21, No.7, 2005.
- Yuegang Zuo, Liliang Zhang, Jingping Wu, Johnathan W. Fritz, Suzanne Medeiros, Christopher Rego (2004): Ultrasonic extraction and capillary gas chromatography determination of nicotine in pharmaceutical formulations. Analytica Chimica Acta, Volume 526, Issue 1, 2004. 35-39.
Particolarità / Cose da sapere
Perché l'estrazione a ultrasuoni è così efficace?
Ultrasonically-assisted extraction (UAE) si basa sull'accoppiamento di onde ultrasonore altamente intense (onde acustiche) in un liquido o in un impasto. 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 implodenti, si possono misurare temperature fino a 5000 K, pressioni di 1000 atmosfere, velocità di riscaldamento-raffreddamento superiori a 1010 K/s e getti di liquidi con velocità fino a 280 m/s, che si manifestano 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, si favorisce l'estrazione liquido-solida dei fitocostituenti dalle cellule vegetali. La tecnica di estrazione a ultrasuoni è ampiamente applicata per l'estrazione efficace di flavonoidi, polisaccaridi, alcaloidi, fitosteroli, polifenoli e pigmenti dalle piante.
Estrazione a ultrasuoni da cellule vegetali: la sezione trasversale microscopica (TS) mostra il meccanismo di azione durante l'estrazione a ultrasuoni dalle cellule (ingrandimento 2000x) [risorsa: Vilkhu et al. 2011].
tabacco
Diverse piante del genere Nicotiana e della famiglia delle Solanaceae (belladonna) sono note come piante di tabacco. Oltre a essere il termine comunemente usato per la pianta, il tabacco descrive anche i prodotti preparati dalle foglie essiccate della pianta di tabacco. Sebbene la Nicotiana tabacum sia la coltura principale per la produzione di tabacco e nicotina, esistono oltre 70 specie di piante di tabacco. La N. tabacum è la specie dominante utilizzata per i prodotti del tabacco, ma la variante più potente N. rustica si trova in tutto il mondo ed è utilizzata per la produzione di pesticidi. Confrontando il contenuto di nicotina, le foglie di N. rustica hanno un contenuto di nicotina fino al 9%, mentre le foglie di N. tabacum ne contengono dall'1 al 3%.
Il tabacco contiene l'alcaloide stimolante nicotina e gli alcaloidi harmala. Le foglie di tabacco essiccate e stagionate sono utilizzate principalmente per fumare sigarette, sigari, pipe, shisha, ma anche sigarette elettroniche, sigari elettronici, pipe elettroniche e vaporizzatori. In alternativa, possono essere consumate come tabacco da fiuto, tabacco da masticare, tabacco da immersione e snus.
La famiglia delle piante di tabacco contiene varie (sotto)specie, che presentano profili alcaloidi e aromi diversi.
Il tabacco orientale (Nicotiana tabacum L.) è una specie di tabacco coltivata principalmente in Turchia, Grecia e zone limitrofe, utilizzata per la produzione commerciale di sigarette, sigari e tabacco da masticare. Ha un sapore forte e caratteristico, è relativamente povero di nicotina e ricco di zuccheri riducenti, acidi e olio aromatico volatile, che conferisce 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 Legame & 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 arboreo, tabacco brasiliano, tabacco arbustivo, albero della 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. & Vengono - 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 stagionatura e il successivo processo di invecchiamento delle foglie di tabacco inducono una lenta ossidazione e degradazione dei carotenoidi presenti nelle foglie di tabacco. A causa dell'ossidazione, nelle foglie di tabacco vengono sintetizzati alcuni composti che danno origine a sapori aromatici dolci come il fieno, il tè, l'olio di rosa o i frutti, che contribuiscono a rendere il tabacco più gradevole. “scorrevolezza” del fumo. Gli amidi vengono convertiti in zuccheri, che successivamente glicano le proteine e vengono ossidati in prodotti finali di glicazione avanzata (AGE). Si tratta di un processo di caramellizzazione che conferisce al fumo anche il suo sapore.
Il metodo di preparazione e di stagionatura del tabacco influenza le sue caratteristiche aromatiche finali. La stagionatura può essere ottenuta tramite aria, fuoco, canna fumaria e sole. Ad esempio, il tabacco flue-cured (ad esempio proveniente 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.