I reattori ad ultrasuoni Hielscher sono utilizzati in molte industrie per assistere e migliorare il processo di estrazione catalitica (CEP) o la cosiddetta estrazione a trasferimento di fase (PTE). L'estrazione catalitica comporta un sistema di fase immiscibile eterogeneo, come liquido-liquido o liquido-soffice. Le elevate forze di taglio ad ultrasuoni e le forze cavitazionali migliorano la velocità di dissoluzione dei soluti, portando ad un'estrazione più rapida e completa. Inoltre, questo effetto può essere utilizzato per ridurre la quantità di solvente o acido utilizzato. Come tecnica collaudata, l'estrazione assistita da ultrasuoni viene utilizzata sempre più spesso a causa della crescente richiesta di tecniche di estrazione rispettose dell'ambiente con tempi di estrazione più brevi e ridotto consumo di solventi organici.

Principio dell'estrazione catalitica ad ultrasuoni assistita

Per l'estrazione di una sostanza, le fasi immiscibili devono essere mescolate in modo che la sostanza da estrarre possa essere sciolta dalla fase portante alla fase solvente. La maggior parte delle estrazioni a trasferimento di fase sono effettuate da una fase dispersa in una fase continua, il che significa che le goccioline e le particelle devono essere disperse in modo omogeneo nel solvente.
L'ultrasuono di potenza è una ben nota tecnologia di miscelazione ed estrazione che ha diversi effetti positivi sul processo di estrazione:

Benefici dell'estrazione ad ultrasuoni:

• rompere gli strati limite
• superare le forze dei van-der-Waals
• spostare il liquido insaturo sulla superficie di contatto
• ridurre o eliminare la necessità di agenti di trasferimento
• ridurre il tempo, la temperatura e/o la concentrazione
• minore eccesso rispetto al volume richiesto per la saturazione completa
• volume inferiore da raffinare (ad esempio per distillazione, evaporazione, essiccazione)
• nessun reattore a mescolamento continuo (CSR)
• risparmiare energia
• nessun dosaggio ma elaborazione in linea
• utilizzare solventi meno acidi o meno costosi
• evitare i solventi, utilizzare invece quelli acquosi
• trattare elevate concentrazioni di solidi o fanghi ad alta viscosità
• lavorazione ecologica: rispettosa dell'ambiente
• utilizzare acidi organici, come l'acido malico o l'acido citrico
• evitare processi di estrazione a più fasi

Estrazione Liquido-Liquido

Processo convenzionale: L'estrazione liquido-liquido è un metodo di separazione per estrarre le sostanze da una fase liquida in un'altra fase liquida in base alle relative solubilità delle sostanze nelle due diverse fasi liquide immiscibili. L'uso degli ultrasuoni migliora la velocità con cui il soluto viene trasferito tra le due fasi grazie a prestazioni elevate. Miscelazione, la emulsionee dissoluzione!
L'estrazione liquido-liquido è una tecnica di separazione per isolare e concentrare componenti preziosi da una soluzione acquosa utilizzando un solvente organico. L'estrazione liquido-liquido viene spesso applicata quando altre tecniche di separazione (ad esempio la distillazione) sono inefficaci. L'estrazione liquido-liquido è utilizzata nel settore farmaceutico. & cosmetica (composti attivi, API, profumi), così come l'industria alimentare e agricola, per la chimica organica e inorganica, l'industria petrolchimica e l'idrometallurgia.

Problema: Un problema comune è l'immiscibilità delle fasi liquide (solvente e diluente sono immiscibili), per cui è necessario un corretto metodo di miscelazione. Poiché una miscelazione uniforme di entrambe le fasi liquide favorisce il trasferimento di fase tra diluente e solvente, un metodo affidabile di dispersione o emulsione è fondamentale. Più fine è la miscela e più alta è l'area di contatto tra le due fasi, migliore è il passaggio del solvente da una fase liquida ad un'altra fase liquida. I processi estrattivi convenzionali sono per lo più carenti nella promozione del trasferimento di massa, cosicché il processo di estrazione è lento e spesso incompleto. Per migliorare l'estrazione si utilizzano spesso quantità eccessive di solvente, il che rende il processo costoso e inquinante per l'ambiente.

Soluzione: L'estrazione liquido-liquido ad ultrasuoni eccelle le tradizionali tecniche di estrazione liquido-liquido in vari punti:
Power ultrasuoni mescola due o più fasi liquide in modo affidabile e facilmente combinabili tra loro. Con l'ultrasonicazione, le gocce possono essere ridotte a nano-size in modo che l'ammenda micro e nanoemulsioni e nanoemulsioni sono stati ottenuti. In questo modo, le forze cavitazionali generate favoriscono il trasferimento di massa tra le fasi liquide. Come sonicazione può essere eseguito in un sistema continuo in linea, grandi volumi e liquidi altamente viscosi possono essere gestiti senza problemi.
Ma anche la microestrazione, ad esempio a fini analitici, può essere migliorata mediante sonicazione (ad esempio, microestrazione ionica a base liquida con emulsificazione ad ultrasuoni).

Benefici dell'estrazione ad ultrasuoni:
Forze ultrasoniche potenti – generato da ultrasuoni a bassa frequenza/alta potenza – aiuta a

• rimodellare le goccioline
• evitare agenti di trasferimento di emulsione o catalizzatori anfillici
• evitare l'uso di detergenti o tensioattivi
• evitare catalli anfillici, detergenti o tensioattivi
• generare emulsioni turbolente e instabili senza strati di tensioattivi

Estrazione Solido-Liquido

Lo scopo dell'estrazione solido-liquido o estrazione in fase solida (SPE) è quello di separare gli analiti, che vengono disciolti o sospesi in una miscela liquida, e di isolarli da una matrice in base alle loro proprietà fisiche e chimiche. Pertanto, l'isolato viene eluito dai sorbens con l'aiuto di un solvente appropriato. La sostanza estratta si chiama eluto.
Le tecniche SPE convenzionali sono la macerazione, l'estrazione di soxhlet, la percolazione, la combinazione di riflusso e distillazione a vapore, o la miscelazione ad alta velocità/turbo-estrazione. L'estrazione solido-liquido è una procedura comune per separare i composti in biologia, chimica e nell'industria alimentare, farmaceutica e cosmetica. L'estrazione dei metalli è nota anche come lisciviazione.
Problema: Le tecniche SPE convenzionali sono note come tecniche che richiedono molto tempo e richiedono quantità relativamente grandi di solventi, per lo più pericolosi e inquinanti per l'ambiente. Temperature di processo elevate possono anche portare alla distruzione di estratti termosensibili.
Soluzione: Con un'estrazione solido-liquido ultrasonicamente assistita, i problemi comuni della tradizionale SPE possono essere normalmente superati. Poiché la sonicazione fornisce una distribuzione fine dei solidi nella fase solvente, è disponibile un confine interfacciale più ampio in modo da migliorare il trasferimento di massa della sostanza bersaglio nel solvente. Questo si traduce in un'estrazione più rapida e completa, mentre l'uso del solvente è ridotto o completamente evitato (usare l'acqua come fase liquida). Con l'applicazione di ultrasuoni di potenza, l'estrazione in fase solida può essere effettuata in modo più efficiente, economico e rispettoso dell'ambiente. Grazie alla riduzione o all'eliminazione di solventi inquinanti o pericolosi, l'estrazione a ultrasuoni può essere considerata rispettosa dell'ambiente. Processo verde. Economicamente, i costi di processo sono ridotti grazie al risparmio di energia, solventi e tempo.

Attrezzatura Hielscher per qualsiasi bilancia

Sonicazione in laboratorio, da banco-Top e su scala di produzione
Tutti i dispositivi ad ultrasuoni Hielscher sono costruiti per funzionare 24h/7d, anche gli omogeneizzatori da laboratorio ad ultrasuoni possono trattare volumi considerevoli sia in modalità batch che a flusso continuo. Gli ultrasuoni da banco e industriali sono progettati e costruiti a livello industriale in modo che volumi elevati e viscosità elevate possano essere lavorati senza problemi. – anche in condizioni difficili come pressioni e temperature elevate (ad es. in combinazione con le emissioni supercritiche di CO₂per processi di estrusione, ecc.) I robusti ultrasuoni Hielscher sono in grado di gestire solventi, liquidi abrasivi e corrosivi. Accessori adeguati consentono di adattare in modo ottimale il sistema a ultrasuoni alle esigenze del processo di estrazione. Per l'installazione in ambienti a rischio di esplosione, ATEX o FM. sistemi ad ultrasuoni antideflagranti sono disponibili.
In questo modo, i robusti e potenti sistemi ad ultrasuoni di Hielscher e l'ampia gamma di Accessori permette di sonicare materiali come acqua calda/liquidi, acidi, metalli fusi, sali fusi, solventi (ad es. metanolo, esano; organici, solventi polari ad es. acetonitrile).

Diagramma di flusso: Fasi di estrazione a ultrasuoni a trasferimento di fase