ულტრაბგერითი სოქსლეთის ექსტრაქცია

ულტრაბგერა აუმჯობესებს კონვენციურ სოქსლეთის ექსტრაქციას. ულტრაბგერით ხელშეწყობილი სოქსლეთის ექსტრაქცია, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც Sono-Soxhlet, იძლევა უფრო მაღალ გამოსავლიანობას და ამცირებს ექსტრაქციის დროს. Hielscher-ის ზონდური ტიპის სონიკატორები მარტივად ინტეგრირდება ნებისმიერი კლასიკური სოქსლეთის ექსტრაქტორის კონფიგურაციაში.

სოქსლეთის ექსტრაქცია ულტრაბგერითი დამუშავების გამოყენებით

სოქსლეთის ექსტრაქცია არის ხშირად გამოყენებული მყარი–თხევადი ექსტრაქციის მეთოდი, რომელიც გამოიყენება სინთეზურ ან ანალიტიკურ ლაბორატორიებში და საჭიროა, როდესაც სასურველი ნაერთი მხოლოდ შეზღუდულად იხსნება გამხსნელში, ხოლო მინარევი ამ გამხსნელში უხსნადია. მოკლედ, სოქსლეთის ექსტრაქციის მოქმედების პრინციპი შეიძლება აღიწეროს, როგორც გამხსნელზე დაფუძნებული რეფლუქსი.
ულტრაბგერა წარმატებით ინტეგრირდება სოქსლეთის ექსტრაქციაში გამოსავლიანობის გასაზრდელად და ხანგრძლივობის შესამცირებლად. როდესაც სოქსლეთის ექსტრაქცია დასრულდება, გამხსნელს აშორებენ (მაგ. როტაციული ამაორთქლებლის გამოყენებით).

პრობლემები კონვენციურ სოქსლეთის ექსტრაქციასთან:

ტრადიციულ სოქსლეთის ექსტრაქციას მნიშვნელოვანი უარყოფითი მხარეები აქვს ექსტრაქციის ხანგრძლივობისა და გამოყენებული გამხსნელის დიდი რაოდენობის გამო. გარდა ამისა, კონვენციურ სოქსლეთის ექსტრაქტორში არ ხდება მორევა. მორევა საჭიროა ექსტრაქციის პროცესის დასაჩქარებლად. ვინაიდან კონვენციური სოქსლეთის ექსტრაქტორები იყენებენ გამხსნელის დიდ რაოდენობას, შემდგომი აორთქლება და კონცენტრირება დიდ ენერგიას მოითხოვს. ექსტრაქტის ხარისხზე ხშირად უარყოფითად მოქმედებს ექსტრაქტირებული ნაერთების ხანგრძლივი დაყოვნება სოქსლეთის ექსტრაქციის დანადგარის გაცხელებულ კოლბაში. თერმოლაბილური სამიზნე ნაერთები იშლება, რადგან ექსტრაქციის ხანგრძლივი პროცესის განმავლობაში მასალა გამხსნელის დუღილის ტემპერატურაზე სითბურ ზემოქმედებას განიცდის.

გადაწყვეტა: ულტრაბგერითი სოქსლეთის ექსტრაქცია

ძლიერი ულტრაბგერა ზრდის მასის გადატანას ნიმუშსა და გამხსნელს შორის. შედეგად, საჭიროა ნაკლები გამხსნელი. ექსტრაქციის ხანგრძლივობა მკვეთრად მცირდება ისე, რომ ექსტრაქტები არ ექვემდებარება ხანგრძლივ სითბურ ზემოქმედებას. ამგვარად, ექსტრაქტის არასასურველი თერმული დაშლა თავიდან არის აცილებული ან, სულ მცირე, მნიშვნელოვნად მცირდება.
ულტრაბგერა მარტივად ინტეგრირდება სოქსლეთის ექსტრაქციის კონფიგურაციაში – ან ულტრაბგერითი რქის (პრობის, სონოტროდის) სოქსლეთის კამერაში შეყვანით, ან სოქსლეთის კამერის ულტრაბგერითი დამუშავებით ინდირექტულად ჭურჭლის კედლის გავლით. ულტრაბგერითი სოქსლეთის ექსტრაქცია – ასევე ცნობილი როგორც Sono-Soxhlet – იძლევა უფრო მაღალ გამოსავლიანობას უფრო მოკლე ექსტრაქციის დროში უფრო რბილი ექსტრაქციის პირობებში.

სამრეწველო მასშტაბის Sono-Soxhlet და Sono-Clevenger კონფიგურაციები სონიკატორით UIP1000hdT
(©Vernes et al., 2020)

“ულტრაბგერითი დამუშავება, როგორც ექსტრაქციის მეთოდი, ეფექტური ტექნიკაა რეფლუქსის მეთოდებთან შედარებით ნიადაგებიდან და ნალექებიდან ორგანული ნაერთების კვალის რაოდენობების ექსტრაქციისთვის. დადასტურებულია, რომ ულტრაბგერითი ექსტრაქციის ტექნიკები ექსტრაქციის სხვა ტექნიკებთან შედარებით ნახშირწყალბადების შესადარებელი ან უფრო დიდი რაოდენობის მიღებასაც კი უზრუნველყოფს (Song et al., 2002) […]. დამაბინძურებლებისა და მატრიცის ტიპის მიხედვით, ულტრაბგერით დამუშავებას შეიძლება უპირატესობა ჰქონდეს ექსტრაქციის უფრო მოკლე დროის მხრივ. უფრო ეფექტური და განმეორებადი ექსტრაქციისთვის ხშირად საჭიროა ულტრაბგერითი ექსტრაქციის პარამეტრების ოპტიმიზაცია, მათ შორის გამხსნელის ტიპის ან შემადგენლობის, ექსტრაქციის დროის, ნიმუშის დატვირთვისა და წყლის შემცველობის (Berset et al., 1999). ულტრაბგერითი დამუშავების ტექნიკები, ჩვეულებრივ, შედარებით დაბალღირებულებიან მეთოდს წარმოადგენს, რომელიც ორგანული გამხსნელის მცირე მოცულობებს იყენებს და არ მოითხოვს რთულ მინის ლაბორატორიულ ჭურჭელსა და აპარატურას.”
[Oluseyi et al. 2011]

Sono-Soxhlet ექსტრაქციის უპირატესობები

Sono-Soxhlet ექსტრაქცია არის ტრადიციული სოქსლეთის ექსტრაქციის ტექნიკის ვარიანტი, რომელიც აერთიანებს მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერას ექსტრაქციის პროცესის გასაუმჯობესებლად. Sono-Soxhlet ტექნიკა გთავაზობთ რამდენიმე უპირატესობას, რომლებიც დადასტურებულია სამეცნიერო კვლევებითა და შესწავლით, მათ შორის:

• ექსტრაქციის ეფექტურობის ზრდა: Sono-Soxhlet ექსტრაქცია ზრდის ექსტრაქციის ეფექტურობას მცენარეული მასალების ან სხვა ნიმუშის მატრიცების უჯრედის კედლების დაშლით. ინტენსიური ულტრაბგერითი ტალღების მიერ შექმნილი აკუსტიკური კავიტაცია აუმჯობესებს მასის გადატანას და ზრდის გამხსნელის შეღწევადობას ნიმუშში, რითაც ზრდის ექსტრაქტირებული ნაერთების გამოსავლიანობას.
• ექსტრაქციის დროის შემცირება: Sono-Soxhlet ექსტრაქცია მნიშვნელოვნად ამცირებს ექსტრაქციის დროს კონვენციურ სოქსლეთის ექსტრაქციასთან შედარებით. ვინაიდან ულტრაბგერა ხელს უწყობს მასის უფრო სწრაფ გადატანასა და დიფუზიას, ანალიტებისა და ბოტანიკური ნაერთების ექსტრაქციას მხოლოდ ხანმოკლე დამუშავება სჭირდება. ექსტრაქციის უფრო მოკლე ხანგრძლივობა უფრო მაღალ წარმადობასაც ნიშნავს.
• გამხსნელის ნაკლები მოხმარება: სოქსლეთისა და ულტრაბგერითი ექსტრაქციის კომბინაცია იძლევა გამხსნელის მოხმარების შემცირებას. ეს არა მხოლოდ ხელს უწყობს ხარჯების დაზოგვას, არამედ მინიმუმამდე ამცირებს გარემოზე ზემოქმედებას.
• გამოყენების მრავალფეროვნება: Sono-Soxhlet ექსტრაქცია არის მრავალმხრივი და შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნიმუშის მატრიცების ფართო სპექტრზე, მათ შორის მცენარეული მასალები, საკვები პროდუქტები, პოლიმერები და გარემოსდაცვითი ნიმუშები. მისი ადაპტირებადობა მას აქცევს ღირებულ ინსტრუმენტად სხვადასხვა სამეცნიერო სფეროში, როგორიცაა ფიტოქიმია, ქიმია და გარემოს ანალიზი.
• მწვანე ქიმია: Sono-Soxhlet ექსტრაქცია შეესაბამება მწვანე ქიმიის პრინციპებს ნარჩენებისა და ენერგიის მოხმარების შემცირებით. მისი ეფექტურობა და გამხსნელის შემცირებული გამოყენება ხელს უწყობს უფრო ეკოლოგიურად სუფთა ექსტრაქციის პროცესებს.

Sono-Soxhlet ექსტრაქციის ეს სასარგებლო ასპექტები ხელს უწყობს პროცესის ეფექტურობის, დროისა და ენერგიის ეფექტურობის, ასევე ეკოლოგიური სისუფთავის გაუმჯობესებას. Sono-Soxhlet ექსტრაქციის მთავარი უპირატესობები ეფუძნება ექსტრაქციის ეფექტურობის ზრდას, დამუშავების დროის შემცირებას, გამხსნელის ნაკლებ მოხმარებას, მრავალფეროვნებას და მწვანე ქიმიაში შეტანილ წვლილს.
ისარგებლეთ ულტრაბგერით გაუმჯობესებული სოქსლეთის ექსტრაქციით და დაგვიკავშირდით ახლავე დამატებითი ინფორმაციისთვის!

ლიტერატურა / რეფერენსები

• Djenni, Zoubida; Pingret, Daniella; Mason, Timothy J.; Chemat, Farid (2012): Sono–Soxhlet: In Situ Ultrasound-Assisted Extraction of Food Products. Food Analytical Methods. 2012.
• Luque-García, J.L.; Luque de Castro, M.D. (2004): Ultrasound-assisted Soxhlet extraction: an expeditive approach for solid sample treatment. Application to the extraction of total fat from oleaginous seeds. Journal of Chromatography A 1034, 2004. 237–242.
• Léa Vernès, Maryline Vian, Farid Chemat (2020): Chapter 12 – Ultrasound and Microwave as Green Tools for Solid-Liquid Extraction. Editor(s): Colin F. Poole, In Handbooks in Separation Science, Liquid-Phase Extraction, Elsevier, 2020. 355-374.
• Sueli Rodrigues, Fabiano A.N. Fernandes (2017): Chapter 14 – Extraction Processes Assisted by Ultrasound, In: Editor(s): Daniela Bermudez-Aguirre: Ultrasound: Advances for Food Processing and Preservation. Academic Press, 2017. 351-368.
• Oluseyi, T.; Olayinka, K.; Alo, B.; Smith, R. M. (2011): Comparison of extraction and clean-up techniques for the determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in contaminated soil samples. African Journal of Environmental Science and Technology Vol. 5/7, 2011. 482-493.
• Pngret, Danielle; Chemat, Farid; Cravotto, Giancarlo (2012): Ultrasound Combined with Conventional and Innovative Techniques for Extraction of Natural Products. Oral Communication – 13th Meeting of the European Society of Sonochemistry July 01–05, 2012, Lviv – Ukraine. 2012.
• Wang, L.; Weller, C. L. (2006): Recent advances in extraction of nutraceuticals from plants. Trends in Food Science & Technology 17, 2006. 300–312.

ფაქტები, რომელთა ცოდნაც ღირს

ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორები წარმატებით გამოიყენება ექსტრაქციის მიზნებისთვის ლაბორატორიებში და სამრეწველო წარმოებაში, მაგ. ფარმაცევტულ და საკვებ მრეწველობაში და ბიოლოგიური კვლევებისა და ანალიზისთვის. Hielscher-ის ულტრაბგერითი მოწყობილობების ფართო პროდუქციის დიაპაზონი საშუალებას იძლევა შეიკრიბოს ოპტიმალური პროცესის კონფიგურაცია – დააკმაყოფილოს პროცესის მოთხოვნები მაღალი ხარისხისა და გამოსავლიანობისთვის.