Gli ultrasuoni superano gli altri metodi di estrazione in termini di velocità
La rapidità della procedura di 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 confrontata scientificamente con tecniche di estrazione alternative come l'estrazione con CO2 supercritica, la macerazione, il riflusso 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 le sue alte rese, gli estratti di alta qualità, il breve tempo di estrazione, il basso consumo energetico e la capacità di lavorare con solventi molto blandi. Tutti questi fattori contribuiscono alla straordinaria efficienza complessiva dell'estrazione a ultrasuoni di costituenti bioattivi da materiali vegetali.
Di seguito è riportata una selezione di rapporti di ricerca scientifica, in cui l'estrazione a ultrasuoni (anche estrazione assistita da ultrasuoni / UAE) sono state confrontate con altre tecniche di estrazione come la macerazione, il Soxhlet, il riflusso di calore, la CO supercritica e l'estrazione di sostanze chimiche.2e l'estrazione a microonde.
ultrasuonatore UP400St for high-speed extraction of botanicals in batch mode
| Applicazione di estrazione | Tempo di estrazione a ultrasuoni | Tempo del metodo di estrazione alternativo | Informazioni aggiuntive | Fonte |
|---|---|---|---|---|
| Estrazione di antocianine dalle bacche di mirto | 5 min | 15 min microonde |
Ultrasuonatore UP200S | Gonzalez et al., 2019 |
| Estrazione del congedo di Boldo | 5-30 min | 15-90 min Macerazione |
Ultrasuonatore UIP1000hdT "Possiamo vedere che da 5 a 30 minuti di sonicazione, la resa è equivalente a quella della macerazione convenzionale da 15 a 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 bagnomaria a 60ºC |
Estrattori ad Ultrasuoni UP100H, UP400S |
Dent et al., 2015 |
| Estrazione dei polifenoli delle foglie di olivo | 21 min | 60min estrazione convenzionale a riflusso di calore |
ultrasuonatore 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 |
Ultrasuonatore UP200S L'analisi HPLC ha rivelato che la concentrazione di fenoli bioattivi è aumentata in modo significativo (p≺0,05) in condizioni ottimali. UAE condizioni. |
Bimakr et al., 2017 |
| Estrazione di lipidi dai semi di melone invernale (Benincasa hispida) | ∼36 min | L'estrazione con anidride carbonica supercritica combinata con la tecnica pressure swing (SCE-PST) (∼50 min), CO supercritica2 (∼97 min), e l'estrazione convenzionale di Soxhlet (∼360 min) | Confronto tra anidride carbonica supercritica (sCO2), estrazione assistita da ultrasuoni (UAE), estrazione con anidride carbonica supercritica combinata con la tecnica pressure swing (SCE-PST) e l'estrazione Soxhlet dimostra che l'EAU è la tecnica di estrazione più efficiente e rapida. | Bimakr et al. (2015) |
Confronto tra anidride carbonica supercritica (sCO2), estrazione assistita da ultrasuoni (UAE), estrazione con anidride carbonica supercritica combinata con la tecnica pressure swing (SCE-PST) e l'estrazione Soxhlet mostrano che UAE è la tecnica di estrazione più efficiente e rapida.
- Alta efficienza di estrazione
- Rese di estrazione superiori
- Processo rapido
- Basse temperature
- Adatto all'estrazione di 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 ore su 24, 7 giorni su 7, in condizioni di impiego gravose
Estrattori a ultrasuoni ad alte prestazioni per l'isolamento rapido dei composti
Le apparecchiature a ultrasuoni all'avanguardia di Hielscher consentono una rapida estrazione di biomolecole di alta qualità dalle piante. Il pieno controllo dei parametri di processo, quali ampiezza, temperatura, pressione ed energia immessa, consente di ottenere le condizioni di estrazione più efficienti e delicate, producendo estratti integri 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, può essere ottimizzata per ottenere la massima efficienza e i migliori risultati complessivi. Poiché l'estrazione a ultrasuoni è un metodo di estrazione non termico, è possibile evitare la degradazione termica degli ingredienti bioattivi e ottenere un estratto di qualità superiore.
Nel complesso, vantaggi quali l'elevata resa, il breve tempo di estrazione, la bassa temperatura di estrazione e il ridotto fabbisogno di solvente rendono la sonicazione il metodo di estrazione preferito.
L'ultrasuoni supera le microonde nell'estrazione di antociani dalle bacche di mirto. La sonicazione è tre volte più veloce dell'estrazione a microonde.
Il confronto tra l'estrazione a ultrasuoni e quella convenzionale con agitatore a bagnomaria mostra un tempo di estrazione significativamente ridotto per i fenoli totali e i flavonoidi della salvia quando si utilizza l'estrazione a ultrasuoni. L'estrazione a ultrasuoni richiede solo un terzo del tempo di estrazione con un agitatore a bagnomaria.
Estrazione a ultrasuoni: Affermata 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, in grado di superare le altre tecniche di estrazione tradizionali grazie a rese di estrazione più elevate e a una durata di lavorazione più breve.
Grazie alla disponibilità di sistemi a ultrasuoni da laboratorio, da banco e completamente industriali, 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 qualità alimentare e farmaceutica.
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasonori:
| 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 a ultrasuoni ad alte prestazioni per applicazioni di miscelazione, dispersione, emulsione ed estrazione su scala di laboratorio, pilota e industriale.
Letteratura / Riferimenti
- 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 in modo specifico a un determinato composto o a vari composti, si può scegliere la configurazione più ideale per ottenere un estratto di qualità straordinariamente elevata.
Le onde a ultrasuoni accoppiate a un liquido o a un impasto creano vibrazioni intense e cavitazione acustica. La cavitazione acustica o ultrasonica è determinata da differenziali di pressione estremamente elevati, forze di taglio e getti di liquido che si verificano localmente. Queste forze rompono le pareti cellulari, disgregano 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, dal quale le molecole target possono essere facilmente isolate e purificate (ad esempio, tramite rotor-evaporazione, 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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