L'ultrasuoni supera gli altri metodi di estrazione per velocità
La procedura rapida dell'estrazione a ultrasuoni e il conseguente risparmio di tempo nella produzione dell'estratto sono uno dei molti vantaggi dell'estrazione a ultrasuoni di composti bioattivi dalle piante. L'estrazione a ultrasuoni è stata paragonata scientificamente a tecniche di estrazione alternative come l'estrazione a CO2 supercritica, la macerazione, il flusso di calore, Soxhlet o l'estrazione a microonde e i risultati della ricerca dimostrano il vantaggio significativo dell'estrazione a ultrasuoni per quanto riguarda la velocità di estrazione e la resa.
Ultrasuoni come procedura di estrazione rapida
L'estrazione a ultrasuoni di composti bioattivi è ben nota per i suoi alti rendimenti, estratti di alta qualità, breve tempo di estrazione, basso consumo di energia e la capacità di lavorare con solventi molto delicati. Tutti questi fattori contribuiscono alla straordinaria efficienza complessiva dell'estrazione a ultrasuoni di costituenti bioattivi da materiali vegetali.
Di seguito potete trovare una selezione di rapporti di ricerca scientifica, in cui l'estrazione a ultrasuoni (anche estrazione assistita da ultrasuoni / UAE) sono stati confrontati con altre tecniche di estrazione come macerazione, Soxhlet, riflusso di calore, CO2e l'estrazione a microonde.
ultrasuonatore UP400St per l'estrazione ad alta velocità di prodotti botanici in modalità batch
| Applicazione di estrazione | Tempo di estrazione a ultrasuoni | Tempo del metodo di estrazione alternativo | Informazioni aggiuntive | Fonte |
|---|---|---|---|---|
| Estrazione di antociani dalle bacche di mirto | 5 min | 15 min microonde |
ultrasuoni UP200S | Gonzalez et al., 2019 |
| Estrazione del congedo di Boldo | 5-30 min | 15-90 min Macerazione |
ultrasuoni UIP1000hdT "Possiamo vedere che da 5 a 30 minuti di sonicazione, la resa è equivalente a quella della macerazione convenzionale a 15-90 minuti: UAE richiede un terzo del tempo per estrarre il materiale solubile delle foglie nella macerazione convenzionale". |
Petigny et al., 2013 |
| Estrazione di fenoli totali e flavonoidi dalla salvia | 11 min | 30 min estrazione convenzionale con agitatore a bagno d'acqua a 60ºC |
Estrattori ad Ultrasuoni UP100H, UP400S |
Dent et al., 2015 |
| Estrazione dei polifenoli delle foglie d'oliva | 21 min | 60min estrazione convenzionale a riflusso di calore |
ultrasuoni UP400S | Dobrinčić et al., 2020 |
| Estrazione di fenoli bioattivi dalle foglie di Malva sylvestris | 49 min 48°C a 110W |
5 h estrazione a letto agitato a 150 rpm |
ultrasuoni UP200S L'analisi HPLC ha rivelato che la concentrazione di fenoli bioattivi è aumentata significativamente (p≺0.05) sotto l'ottimale UAE condizioni. |
Bimakr et al., 2017 |
| Estrazione di lipidi dal seme di melone invernale (Benincasa hispida) | ∼36 min | Estrazione supercritica di anidride carbonica combinata con la tecnica di oscillazione della pressione (SCE-PST) (∼50 min), la CO supercritica2 (∼97 min), e l'estrazione convenzionale di Soxhlet (∼360 min) | confronto dell'anidride carbonica supercritica (sCO2), estrazione assistita da ultrasuoni (UAE), estrazione supercritica di anidride carbonica combinata con la tecnica dell'oscillazione di pressione (SCE-PST) e l'estrazione Soxhlet mostra che l'UAE è la tecnica di estrazione più efficiente e rapida. | Bimakr et al. (2015) |
confronto dell'anidride carbonica supercritica (sCO2), estrazione assistita da ultrasuoni (UAE), estrazione supercritica di anidride carbonica combinata con la tecnica dell'oscillazione di pressione (SCE-PST) e l'estrazione Soxhlet mostra che UAE è la tecnica di estrazione più efficiente e rapida.
- Alta efficienza di estrazione
- Rendimenti di estrazione superiori
- processo rapido
- Basse temperature
- Adatto per estrarre composti termolabili
- Compatibile con qualsiasi solvente
- Basso consumo energetico
- Tecnica di estrazione verde
- Funzionamento facile e sicuro
- Bassi costi di investimento e operativi
- Funzionamento 24/7 in condizioni gravose
Estrattori a ultrasuoni ad alte prestazioni per l'isolamento espresso dei composti
Le attrezzature a ultrasuoni all'avanguardia della Hielscher consentono una rapida estrazione di biomolecole di alta qualità dalle piante. Il pieno controllo dei parametri di processo come l'ampiezza, la temperatura, la pressione e l'input di energia permettono di ottenere le condizioni di estrazione più efficienti e delicate, producendo estratti non danneggiati e altamente bioattivi. L'ottimizzazione dei parametri di estrazione a ultrasuoni come la dimensione delle particelle della materia prima, il tipo di solvente, il rapporto solido-solvente e il tempo di estrazione possono essere ottimizzati per la massima efficienza e i migliori risultati complessivi. Poiché l'estrazione a ultrasuoni è un metodo di estrazione non termico, la degradazione termica degli ingredienti bioattivi può essere evitata con conseguente qualità superiore dell'estratto.
Nel complesso, i vantaggi come l'alta resa, il breve tempo di estrazione, la bassa temperatura di estrazione e i requisiti ridotti del solvente rendono la sonicazione il metodo di estrazione preferito.
Gli ultrasuoni superano le microonde nell'estrazione di antociani dalle bacche di mirto. La sonicazione è tre volte più veloce dell'estrazione a microonde.
Il confronto tra ultrasuoni e convenzionale con un agitatore a bagno d'acqua mostra un tempo di estrazione significativamente ridotto per i fenoli totali e i flavonoidi dalla salvia quando viene utilizzata l'estrazione a ultrasuoni. L'estrazione a ultrasuoni richiede solo un terzo del tempo di estrazione con un agitatore a bagno d'acqua.
Estrazione a ultrasuoni: Stabilito in laboratorio e nell'industria
L'estrazione a ultrasuoni è ampiamente applicata per l'estrazione di qualsiasi tipo di composto bioattivo da piante, funghi, alghe, batteri e cellule di mammiferi. L'estrazione a ultrasuoni si è affermata come una tecnica semplice, economica e altamente efficiente che supera le altre tecniche di estrazione tradizionali grazie a rese di estrazione più elevate e a una durata di lavorazione più breve.
Con sistemi a ultrasuoni da laboratorio, da banco e completamente industriali facilmente disponibili, l'estrazione a ultrasuoni è oggi una tecnologia consolidata e affidabile. Gli estrattori a ultrasuoni Hielscher sono installati in tutto il mondo in impianti di lavorazione industriale per la produzione di composti bioattivi di grado alimentare e farmaceutico.
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasuoni:
| 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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Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori ad ultrasuoni ad alte prestazioni per applicazioni di miscelazione, dispersione, emulsificazione ed estrazione in laboratorio, pilota e su scala industriale.
Letteratura / Referenze
- Bimakr, Mandana; Ganjloo, Ali; Zarringhalami, Soheila; Ansarian, Elham (2017): Ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from Malva sylvestris leaves and its comparison with agitated bed extraction technique. Food Science and Biotechnology 26(6); 2017.
- 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.
- Bimakr, Mandana; Abdul Rahman, Russly; Ganjloo, Ali; Taip, Farah; Mohd Adzahan, Noranizan; Sarker, Md Zaidul (2016): Characterization of Valuable Compounds from Winter Melon (Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.) Seeds Using Supercritical Carbon Dioxide Extraction Combined with Pressure Swing Technique. Food and Bioprocess Technology 9, 2016. 396-406.
- Bimakr, Mandana, Russly Abdul Rahman, Farah Saleena Taip, Noranizan Mohd Adzahan, Md. Zaidul Islam Sarker, Ali Ganjloo (2012): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Crude Oil from Winter Melon (Benincasa hispida) Seed Using Response Surface Methodology and Evaluation of Its Antioxidant Activity, Total Phenolic Content and Fatty Acid Composition. Molecules 17, No. 10, 2012 11748-11762.
- González de Peredo; Ana V., Vázquez-Espinosa, Mercedes; Espada-Bellido, Estrella; Ferreiro-González, Marta; Amores-Arrocha, Antonio; Palma, Miguel; Barbero, Gerardo; Jiménez-Cantizano, Ana (2019): Alternative Ultrasound-Assisted Method for the Extraction of the Bioactive Compounds Present in Myrtle (Myrtus communis L.). Molecules. 2019 Mar 2;24(5):882.
- Dent, Maja; Verica, Dragović-Uzelac; Garofulić, Ivona; Bosiljkov, Tomislav; Ježek, Damir; Brncic, Mladen (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chemical and Biochemical Engineering Quarterly 29 (3), 2015.
- Dobrinčić, Ana; Maja Repajić, Ivona E. Garofulić, Lucija Tuđen, Verica Dragović-Uzelac; Branka Levaj (2020): Comparison of Different Extraction Methods for the Recovery of Olive Leaves Polyphenols. Processes 8, no. 9, 2020.
Particolarità / Cose da sapere
Principio di funzionamento dell'estrazione a ultrasuoni
L'estrazione a ultrasuoni è un metodo ampiamente utilizzato per isolare e separare i componenti bioattivi dai materiali vegetali. Poiché la sonicazione è compatibile con qualsiasi tipo di solvente, la procedura di estrazione a ultrasuoni può essere progettata in modo ottimale per quanto riguarda i composti bioattivi (cioè i composti mirati), la loro polarità, solubilità, sensibilità al calore e altri fattori. Adattando il processo di sonicazione specificamente a un certo composto o a vari composti, si può scegliere la configurazione più ideale per ottenere un estratto di qualità straordinariamente alta.
Le onde ultrasonore accoppiate in un liquido o in un liquame creano vibrazioni intense e cavitazione acustica. La cavitazione acustica o ultrasonica è determinata da differenziali di pressione estremamente elevati che si verificano localmente, forze di taglio e getti di liquido. Queste forze rompono le pareti cellulari, distruggono le cellule vegetali e intensificano il trasferimento di massa tra l'interno delle cellule e il solvente. In questo modo, gli ingredienti bioattivi vengono rilasciati in modo efficiente nel solvente circostante, da dove le molecole target possono essere facilmente isolate e purificate (ad esempio, mediante evaporazione a rotore, distillazione a vapore o HPLC).
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)
[fonte: Vilkhu et al. 2011]
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