超音波処理によるヘキサン抽出の効率化

プローブ式超音波抽出は、従来のヘキサン抽出を、プロセスを強化し、著しく効率化することによって改善することができる。超音波抽出は、物質移動を改善し、細胞を破壊して目的とする生物活性物質を溶媒中に放出させるため、従来の方法のみと比較して抽出収率が高くなる。超音波アシスト抽出は、菜種油や亜麻仁油を含む油抽出の収率を高めるのに非常に効果的であり、その結果、高品質の脂肪酸組成と高い生物活性成分の含有量が得られる。

パワー超音波によるヘキサン抽出の改善

超音波抽出は、固液抽出や溶媒抽出プロセスを大幅に改善できるプロセス強化法である。

従来のヘキサン抽出の限界

ヘキサン抽出は、植物、種子、土壌などの様々な供給源から有機化合物、特に非極性物質を抽出するために使用される一般的な技術である。ヘキサンは炭化水素溶媒であり、脂質、油、その他の非極性化合物を溶解し抽出するのに非常に効率的である。ヘキサンは、非極性化合物（油など）に対する可溶化能力、その後の油分離の容易さ、沸点の狭さ（63～69℃）から、油抽出に広く使用されている。
しかし、ヘキサン抽出プロセスの効率は、原料や抽出方法によって大きく異なる。つまり、高い抽出収率を得るためには、ヘキサン溶媒中でのバイオマスの保持時間を長くする必要がある。もう一つの制限要因は、バイオマスのマトリックスへのヘキサンの浸透が不十分であることが多い。硬い細胞構造の表面はほとんどヘキサンで濡れるが、細胞内部は部分的にしかヘキサンに接触しない。このような不十分な浸透は、脂質（すなわち脂肪酸、脂肪、油）のような標的物質が細胞マトリックスの内部に残るため、不完全な抽出プロセスとなる。

解決策超音波によるヘキサン抽出の強化

プローブ型超音波処理（超音波プローブ超音波処理としても知られる）は、高強度の超音波を利用して液体媒体中に音響キャビテーション気泡を発生させる方法である。この気泡は急速に崩壊し、局所的に強いエネルギー場を発生させ、溶媒内に微小乱流と高剪断力を生じさせる。
超音波によるエネルギー密度の高い条件により、プローブタイプの超音波処理は、いくつかの方法でヘキサン抽出プロセスを強化し、改善することができる：

• 物質移動の強化： ソニケーションは、固体試料と溶媒間の物質移動を促進します。微小乱流とキャビテーション気泡の急速な崩壊により、強いせん断力と局所的な圧力変化が生じます。これにより、固体サンプル周囲の境界層が破壊され、溶媒中への標的化合物の放出が促進されるため、抽出効率が向上します。
• 加速抽出： ソニケーションは、溶媒と固体サンプルの接触面積を増加させることで、抽出速度を加速します。キャビテーション気泡が撹拌し、均質化された混合物を形成することで、溶媒が固体試料の表面全体に確実に接触し、抽出速度が速くなります。
• 細胞構造の破壊： 植物由来の抽出では、超音波処理によって細胞壁や細胞膜などの細胞構造を破壊し、細胞内成分の放出を促進することができる。これにより、細胞内に存在する脂質やその他の標的化合物をより効率的に抽出することができる。
• 抽出時間の短縮： 質量移動の増大と抽出動態の加速を組み合わせることで、プローブタイプの超音波処理では、目的の収量を得るために必要な抽出時間を大幅に短縮することができます。これは、大量のサンプルを処理する場合や、時間に制約のあるアプリケーションを処理する場合に特に有益です。

このようなプロセス要因の改善により、プローブ式超音波処理ではヘキサン抽出を大幅に向上させることができる。超音波ヘキサン抽出は、抽出される特定の化合物や抽出量に基づいて最適化することができる。超音波強度（振幅）、時間、温度、圧力、抽出セットアップを調整することで、短い抽出時間で最適な抽出収率を得ることができる。

• 藻類油
• 植物油（大豆、亜麻、菜種、ひまわり、米ぬかなど）
• エッセンシャルオイル
• カリオフィレン
• バニラポッドからのバニラオレオレジン
• 卵黄のルテイン
• 藻類由来のアスタキサンチン
• 昆虫の脱脂

ヘキサンを溶媒とする超音波増強ソックスレー抽出

超音波強化ソックスレー抽出は、従来のソックスレー抽出に超音波を加え、抽出プロセスの効率を向上させたプロセスである。ソックスレー抽出は、エッセンシャルオイルや特定の生理活性化合物のような少量の抽出物の製造のために、研究室で一般的に使用されている手順です。
ヘキサンは、種子油、藻類油、脂質ベースの生物活性化合物など、様々な供給源から脂質を抽出するのに有効であるため、このプロセスで一般的に使用される溶媒である。超音波は細胞構造を破壊し、物質移動と溶媒への化合物の放出を増加させることで固液抽出を促進する。ヘキサンのような溶媒は固体物質によりよく浸透し、油（脂質、脂肪酸）を効率よく溶解することができる。その結果、抽出プロセスが加速され、目的の化合物を抽出するのに必要な時間が短縮される。さらに、超音波を使用することで、必要な溶媒の量を減らすことができ、より環境に優しい選択肢となる。
 

超音波抽出により、より穏やかで無害な溶媒を使用可能

超音波処理はヘキサン抽出を改善するだけでなく、エタノール、水性エタノール、水、天然深部共晶溶媒（DES、NADES）のような、より穏やかで無害な溶媒の使用を可能にする。超音波プローブ型抽出器による高効率の細胞破砕と物質移動により、より穏やかな溶媒を使用しても優れた結果が得られる。そのため、超音波抽出と、より穏やかで無害、環境に優しい溶媒を組み合わせることで、高品質な食品グレードの抽出物、コスト削減、環境に優しい抽出プロセスが可能になる。

ヘキサン抽出を改善する高性能超音波発生装置

Hielscher Ultrasonics社は、既存のヘキサン抽出設備やソックスレー抽出設備に簡単に組み込むことができる高性能超音波抽出装置を設計、製造、供給しています。供給、据付、メンテナンスサービスに加えて、Hielscher社は、フィージビリティ・テスト、プロセスの最適化、プラント設計から抽出プロセスの最終据付と試運転に至るまで、顧客の相談に乗り、指導している。
Hielscher社製超音波処理装置の主な利点は、完全なプロセス制御、リニアな拡張性、そしてすべての産業用超音波処理装置の超高振幅を実現する能力です。最大200µmの振幅は、24時間365日の連続運転が可能です。種子や穀粒のような硬い細胞構造の抽出には、高振幅が特に重要です。
当社の技術スタッフと設備の整ったプロセスラボが、知識と指導でお客様をサポートします！

デザイン、製造、コンサルティング – 品質 ドイツ製

Hielscher社の超音波装置は、その最高の品質と設計基準でよく知られています。頑丈で操作が簡単なため、産業設備にスムーズに組み込むことができます。過酷な条件や厳しい環境でも、Hielscherの超音波装置は容易に対応できます。

Hielscher Ultrasonics社は、ISO認証取得企業であり、最先端の技術と使いやすさを特徴とする高性能超音波振動子に特に重点を置いています。もちろん、Hielscherの超音波装置はCEに準拠しており、UL、CSA、RoHsの要件を満たしています。

下の表は、ソニッケーターの処理能力の目安です：