ヒールシャー超音波技術

超音波アシスト触媒の抽出

ヒールシャー超音波反応器は、アシストと触媒抽出処理(CEP)またはいわゆる転相抽出(PTE)を改善するために多くの産業で使用されています。触媒抽出は、液 - 液または液体 - 固体として異種非混和性相系を含みます。超音波、高剪断力とキャビテーション力が大幅に速く、より完全な抽出につながる溶質の溶解速度を向上させます。また、この効果は使用する溶媒又は酸の量を減少させるために使用することができます。実績のある技術として、超音波支援抽出起因短縮抽出時間及び還元有機溶媒の消費と環境に優しい抽出技術の需要にますます使用されています。

触媒抽出/相間移動の抽出 - 基礎編

用語 “触媒抽出処理(CEP)または相間移動抽出(PTE)は、分析物の抽出及び除去が集束された液 - 液又は固 - 液分布を記述する。したがって、液体または固体希釈剤、溶媒(液相)に乳化/分散されなければなりません。用語は、 “抽出” 唯一の溶媒で活性物質が記載されている(すなわち、均質「有機相’ これは「水からの溶質の移動の主な原因である抽出、希釈剤および/または改質剤)を含みます’ 「オーガニックへ’ 段階。 [IUPAC]。抽出された対象物は、抽出と呼ばれています。
例えばソックスレー抽出、浸軟、マイクロ波、パーコレーション、還流及び水蒸気蒸留下抽出、またはターボ抽出などの従来の抽出方法は、しばしば遅く、非効率的であり、および/またはコスト集約的で時間のかかるプロセスをもたらす有害な溶媒の高い量を必要としますそれは、環境に有害です。
超音波は、従来の抽出方法に実績のある代替が少ない、あるいは全く有害な溶媒をより速く、より完全な抽出を提供しています!超音波は緑、evironmental優しい処理のための強力な手法です。

超音波での原理は、触媒の抽出を支援します

抽出すべき物質が溶媒相にキャリア相から溶解することができるように、物質の抽出のために、不混和性の相を混合しなければなりません。最も一般的には、相間移動抽出は、液滴及び粒子を溶媒中に均一に分散される必要があることを意味する、連続相中に分散相から行われます。
電源超音波は、抽出プロセスにいくつかの肯定的な効果を持っている、よく知られた混合および抽出技術であります:

  • 改善された反応速度
  • 微細な担体の混合物(sorbens)と溶媒
  • 二つの相の間に増加した界面
  • 増加した質量移動
  • 粒子表面からの不動態化層の除去
  • 細胞破壊 & 崩壊
  • より高い収量が得られ、より完全な抽出
  • シンプル & 操作を保存
  • グリーンプロセス:環境に優しいです

超音波キャビテーションの動作原理

抽出プロセス上の超音波の上記の名前の利点は、超音波の効果であります キャビテーション。強力な超音波が液体媒体に結合されると、波は高圧/低圧サイクルを生成する。低圧サイクルの間に、超音波処理された液体中に小さな気泡または空隙が現れる。これらの気泡は、より多くのエネルギーを吸収できなくなるまで、いくつかの低圧サイクルにわたって成長する。気泡が最大エネルギー吸収段階に達したとき、高圧サイクル中に気泡が激しく崩壊する。バブル爆縮は、非常に高い温度(約5,000K)、非常に高い圧力(約2,000atm)、非常に高い冷却速度および280m / s(約630mph) 。この現象は、 キャビテーション。これらの極端な条件は、超音波処理を液体処理のための強力かつ多目的な方法にする。
抽出目的のために、2つの相が超音波キャビテーション場において集中的に混合される。液滴および粒子はサブミクロンおよびナノサイズに分解される。これは、一方の相から他方の相への物質移動の改善のための拡大された表面を発達させる。 2つの相の間の界面が増加すると、抽出のための接触表面積が大きくなり、相境界での停滞液体層の除去のために物質移動が増強される。粒子移動は、粒子表面から不動態化層を除去することによってさらに増加する。細胞および組織から生物学的物質を抽出するために、物質移動は超音波細胞破壊によって増加する。これらのすべての効果はより完全な抽出をもたらし、より高い収率をもたらす。

超音波抽出の利点:

  • 境界層を壊します
  • ファンデルワールス力に来ます
  • 表面に接触するように、不飽和液体を移動させます
  • 移動剤の必要性を減らすか、eliminiate
  • 時間、温度、および/または濃度を低下させます
  • 完全に飽和のために必要な量に比べて少ない過剰
  • (例えば、蒸留、蒸発、乾燥による)より少ない容積精製します
  • ない連続撹拌反応器(CSR)
  • 電力を節約
  • バッチ処理ませんが、インライン処理なし
  • あまり酸性または安価な溶剤を使用します
  • 溶剤を避け、代わりに水を使用します
  • プロセス高固形分濃度または高粘度スラリー
  • 緑の処理:環境に優しいです
  • 例えばリンゴ酸、クエン酸等の有機酸を使用
  • 多段階抽出プロセスを避けます
ハイパワー超音波(クリックすると拡大します!)より高い収率とより高速な処理が生じ成分を抽出するための実証済みの技術であります

超音波処理による高速かつ効率的な抽出

超音波抽出のために:

  • 生物学
  • 化学
  • フード & 製薬
  • 分析
  • 核処理
  • マイニング・アプリケーション
  • 脱硫
  • 有機化合物
  • 地球化学
  • 精製

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液 - 液抽出

従来のプロセス: 液 - 液抽出は二つの異なる不混和性の液相中の物質の相対的溶解度に基づいて、別の液相への1つの液相から物質を抽出する分割方法です。超音波の使用は、溶質が、高性能によって二つの相の間で転送される速度を改善します 混合乳化、および 溶解
液 - 液抽出は、有機溶媒を用いて水溶液から貴重な成分を単離及び濃縮する分離技術です。他の分離技術(例えば、蒸留)が無効である場合に、液 - 液抽出がしばしば適用されます。液 - 液抽出は、薬学的に使用されています & 有機と無機化学、石油化学産業、および湿式精錬のための化粧品(活性化合物、APIは、香料)、だけでなく、食品や農業、。

問題: 一般的な問題は、液相の不混和性(溶媒と希釈剤は混和しない)であるため、適切な混合方法が必要とされる。両方の液相の均一な混合が希釈剤と溶媒との間の相転移を促進するので、信頼できる分散または乳化法が重要である。混合物がより微細であり、両方の相の接触面積が高いほど、溶液はより良好に1つの液相から別の液相へ移動することができる。従来の抽出プロセスは、大部分が物質移動の促進に欠けているため、抽出プロセスは遅く、しばしば不完全である。抽出を改善するために、しばしば過剰量の溶媒が使用され、これによりプロセスが高価で環境的に汚染される。

溶液: 超音波液 - 液抽出は、様々な点で従来の液 - 液抽出技術に優れます。
パワー超音波を簡単にまとめて信頼性が高く、二つ以上の液相を混合します。超音波処理により、液滴が細かいように、ナノサイズに縮小することができます マイクロ及びナノエマルション 得られています。これにより、生成されたキャビテーション力が液相間の物質移動を促進します。超音波処理は、連続的なインラインシステムで実行されるように、 大容量 そして 高粘性液体 問題なく処理することができます。
しかし、また、マイクロ抽出、例えば分析目的のために、あまりにも(超音波乳化有する例えばイオン性液体ベースのマイクロ抽出)、超音波処理することによって改善することができます。

強力な超音波の力は、抽出のためによく知られており、信頼性の高い技術です(クリックすると拡大します!)

液体中の超音波キャビテーション

超音波抽出の利点:
強力な超音波力 – 低域/高出力超音波によって生成 – に役立ちます

  • 液滴の形状を変更
  • エマルジョン移動剤または両親媒性触媒を避けます
  • 洗浄剤や界面活性剤の使用を避けます
  • 両親媒性catalsts、洗浄剤や界面活性剤を避けます
  • 界面活性剤層なし乱不安定なエマルジョンを生成

固液抽出

固液抽出または固相抽出(SPE)の目的は、液体混合物中に溶解又は懸濁される分析物を分離すること、およびそれらの物理的および化学的特性に応じてマトリックスからそれらを分離することです。したがって、分離株は、適当な溶媒を用いてsorbensから溶出されます。抽出された物質が溶出と呼ばれています。
従来のSPE技術は浸軟、ソックスレー抽出、浸出、還流し、水蒸気蒸留、又は高速混合/ターボ抽出の組み合わせです。固液抽出は、生物学、化学ならびに食品、医薬品および化粧品業界で化合物を分離するための一般的な手順です。金属の抽出はまた、浸出として知られています。
問題: 従来のSPE技術は、時間がかかるとして知られており、主に環境に有害と汚染されている溶媒を比較的大量に必要とされます。高いプロセス温度であっても、熱に敏感な抽出物の破壊につながる可能性があります。
溶液: 超音波支援固液抽出では、伝統的なSPEの共通の問題は通常、克服することができます。超音波処理は、溶媒相中の固体の微細な分布を提供するように溶媒中に目的物質の物質移動が改善されるように、より大きな境界面が使用可能です。これは、溶媒使用しながら、より速く、より完全な抽出が(代わりに、液相として水を使用)を低減または完全に回避されることになります。パワー超音波を適用することにより、固相抽出は、より効率的で経済的、かつenvironmetal優しい行うことができます。還元又は汚染または危険な溶媒の回避のために、超音波抽出は、環境に優しいとみなすことができます グリーンプロセス。経済的には、プロセスのコストは、エネルギー、溶剤、および時間の節約に還元されます。

溶媒抽出

溶媒抽出の場合には、溶媒(例えば有機溶媒)に溶解し、別の液体(例えば水相)から化合物を分離するために使用されます。一般的に、より極性の溶質は、より多くの極性溶媒に溶解し、極性の低い溶媒中に極性の低い溶質。溶媒抽出を使用して、アセトニトリルまたは他の極性溶媒を用いて油相から酸化チオフェン(スルホキシド、スルホン)を分離することが可能です。溶媒抽出はまた、有機リン酸トリへの酸性溶液からウラン、プルトニウム、またはトリウムのような材料を抽出するために使用されますn個 - ブチルホスフェート(PUREXプロセス)。
あなたの溶剤使用量を減らします: 超音波の使用は、プロセスにおける溶媒の使用を最小限にし、溶媒中に製品の負荷を最適化します。それはまた、より速く、より完全な抽出につながります。
超音波で支援酸化脱硫についての続きを読むにはこちらをクリック!

超音波でソックスレー抽出支援

ソックスレー抽出はしばしば合成および分析研究室を使用する固液抽出技術です。物質が溶媒中にのみ制限された溶解度を有し、かつ不純物がその溶媒に不溶性である場合ソックスレー抽出は主に適用されます。
超音波は非常に成功した収量の増加と短い抽出時間で結果ソックスレー抽出と組み合わせることができます。
超音波補助ソックスレー抽出についての詳細はこちらをクリックしてください!

融体中の抽出

液体-液体抽出は、溶融塩や水銀などの溶融金属など、一方または両方の液体相が溶融する混合物で行うことができます。超音波フローセルリアクターの強力なインライン超音波処理は、溶融などの高粘度の液体でも処理することができます。

浸出

浸出は選択的不活性、不溶性固体担体から溶質を溶解する酸、溶剤または温水の使用を記載しています。浸出は、多くの場合、鉱石から金属を抽出するために鉱山で使用されています。
超音波浸出の利点:

  • 多孔性材料の小さなオリフィスを洗います
  • 膜の選択性を克服します
  • 固形物を破壊し、剥離および脱凝集固形物
  • パッシブ層の削除
  • 酸化物層の除去
  • 高い表面張力の液体に特にすべての材料表面を濡らします
  • 剪断減

超音波浸出の詳細については、ここをクリックして!

任意のスケールのためのヒールシャー機器

ラボ、ベンチトップや生産規模での超音波処理
すべてのヒールシャー超音波機器であっても、超音波ラボホモジナイザーは、バッチまたはフロースルーモードのいずれかで、かなりのボリュームを処理することができ、24時間/ 7Dを実行するために構築されています。大量かつ高粘度が問題なく処理できるように、ベンチトップや工業ultrasonicatorsを設計し、工業用グレードで構築されています – でもこのような、例えば、超臨界COと組み合わせた高圧高温(AS条件を要求下2、押出法など)のために。ヒールシャーの堅牢ultrasonicatorsは溶剤、研磨剤、液体、および腐食を処理することができます。適したアクセサリーは、抽出プロセスの要件に最適な超音波システムを適応させることを可能にします。危険な環境でのインストールの場合、ATEXまたはFM定格 防爆超音波システム ご利用いただけます。
これにより、ヒールシャーの堅牢で強力な超音波システムとの幅広いです アクセサリー このような熱水/液体、acidics、金属溶融物、塩が融解、溶媒などの材料超音波処理することができ(例えば、メタノール、ヘキサン、有機、極性溶媒例えばアセトニトリル)。

超音波相転送抽出または触媒抽出は、単純な二段階プロセスとして実現することができます

フローチャート:超音波相転移抽出段階

文学/参考文献

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  • 王、L .;ウェラー、C. L.(2006):植物から栄養補助食品の抽出における最近の進歩。食品科学の動向 & 技術17、2006年300から312まで。

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知る価値のある事実

超音波液体処理は、多くの場合、超音波処理、超音波処理、超音波処理、超音波処理、超音波照射、又は音響フィールドのアプリケーションと呼ばれます。これらすべての用語は、超音波を達成するために、液体媒体中に高出力超音波のカップリングを記載します

パワー超音波は、このような汎用性の高い処理技術であるとして、超音波デバイスは、プローブ超音波、超音波溶解剤、超音波破壊器、超音波粉砕機、ソノラプター、ソニフィザー、超音波ジムブラー、細胞破壊剤などの様々な用語の下で知られています。超音波分散器または溶解器。