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.

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L'estrazione a ultrasuoni supera le altre tecniche di estrazione per l'alta velocità (durata ridotta), i rendimenti più alti e la qualità dell'estratto.

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)
L'estrazione a ultrasuoni è significativamente più efficiente e veloce delle tecniche di estrazione alternative come l'estrazione con biossido di carbonio supercritico (SCO2) e l'estrazione Soxhlet.

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.

I vantaggi dell'estrazione botanica a ultrasuoni

  • 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.

Il confronto tra l'estrazione a ultrasuoni e quella a microonde mostra che l'estrazione di antociani dalle bacche di mirto è più efficiente usando gli ultrasuoni.

Gli ultrasuoni superano le microonde nell'estrazione di antociani dalle bacche di mirto. La sonicazione è tre volte più veloce dell'estrazione a microonde.


L'estrazione a ultrasuoni di fenoli totali e flavonoidi dalla salvia è significativamente più veloce dell'estrazione convenzionale in un agitatore a bagno d'acqua

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.

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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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Gli omogeneizzatori a ultrasuoni ad alto potere di taglio sono utilizzati in laboratorio, su banco, in processi pilota e industriali.

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

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).

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

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]


Ultrasuoni ad alte prestazioni! La gamma di prodotti Hielscher copre l'intero spettro, dagli ultrasuoni da laboratorio compatti alle unità da banco fino ai sistemi a ultrasuoni industriali completi.

Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni da laboratorio a dimensione industriale.