심층 공융 용매를 이용한 초음파 추출

심층유텍틱 용매(DES)와 천연 심층유텍틱 용매(NADES)는 식물성 원료, 식품, 기능성 식품, 화장품 및 의약품 원료 추출을 위한 강력하고 조절 가능하며 환경 친화적인 추출 매체입니다. Hielscher 프로브형 초음파 분산기는 질량 전달을 가속화하고, 식물 세포 구조를 파괴하며, 용매 침투성을 향상시켜 DES 추출 효율을 높여줍니다. 이는 글리세롤 기반 NADES와 같은 점성 용매 시스템을 사용할 때도 마찬가지입니다.

실험실에서 용매 배합을 평가하든, 특정 식물성 화합물에 대한 추출 조건을 최적화하든, 아니면 연속 인라인 생산으로 공정을 확대하든, Hielscher 초음파 추출기는 재현성 높은 진폭 제어, 24시간 연중무휴의 안정적인 가동, 그리고 밀리리터 단위에서 산업용 유량에 이르는 확장 가능한 처리 능력을 제공합니다.

추출 업체들이 DES 추출에 Hielscher를 선택하는 이유

• 폴리페놀, 플라보노이드, 칸나비노이드, 테르펜, 안토시아닌 및 기타 생리활성 화합물의 추출 효율 향상
• 기존의 침출법 및 교반 탱크 용매 추출법에 비해 추출 속도가 더 빠름
• DES, NADES, 글리세린, 물, 에탄올 및 혼합 용매 계와 호환됩니다
• 고진폭 프로브 초음파 처리를 이용한 고점도 용매의 효율적인 처리
• 배치, 재순환 및 연속 유동 방식
• 진폭, 에너지 투입량, 온도 및 공정 시간을 정밀하게 제어
• 타당성 조사 단계에서 파일럿 생산 및 본격적인 산업 생산 단계로의 원활한 확장

초음파 처리가 DES 및 NADES 추출 효율을 높이는 이유

심층 공융 용매와 천연 심층 공융 용매를 사용한 초음파 프로브 유형 추출은 생체 활성 화합물 추출에 여러 가지 이점을 제공할 수 있습니다. 주요 장점 중 하나는 천연 공급원에서 페놀 화합물 및 기타 식물 화학 물질의 추출 효율이 증가한다는 것입니다. 깊은 공융 용매는 높은 추출 효율로 알려져 있으며, 이는 초음파 보조 추출에 의해 향상될 수 있습니다. 무독성으로 인해 제약 및 식품에 대한 훌륭한 용매 옵션입니다. 따라서 심층 공융 용매를 사용한 초음파 추출은 생체 활성 화합물 회수를 위한 친환경적이고 지속 가능한 방법입니다. 깊은 공융 용매와 초음파의 시너지 효과는 과학적으로 다양한 생체 활성 화합물의 수율을 높이는 것으로 입증되었습니다. 전반적으로, 심층 공융 용매와 천연 심층 공융 용매를 사용하는 초음파 프로브 유형 추출은 생체 활성 화합물 추출에 대한 보다 효율적이고 환경 친화적인 접근 방식을 제공합니다.

DES를 이용한 안토시아닌의 초음파 추출

안토시아닌은 검은 당근, 베리류, 포도, 보라색 옥수수 및 기타 식물성 원료에서 발견되는 귀중한 천연 색소이자 항산화제입니다. 심층 유텍틱 용매는 수소 결합 네트워크를 조절하여 이러한 색소 화합물의 극성 및 안정성 요건에 맞출 수 있기 때문에 안토시아닌 추출에 매우 적합합니다. 프로브형 초음파 처리를 결합하면 DES 추출 효율이 크게 향상됩니다. 초음파 캐비테이션은 식물 세포 구조를 파괴하고 용매의 침투를 개선하며, 추출 매체로 안토시아닌이 방출되는 속도를 가속화합니다. 초음파 처리기 UP400St를 이용한 검은 당근 안토시아닌 연구에 따르면, 염화콜린 기반 DES는 특히 초음파 보조 추출과 결합될 때, 기존의 산성 에탄올 또는 메탄올 추출에 대한 지속 가능하고 효과적인 대안이 될 수 있음이 밝혀졌습니다. (참조: Türker et al., 2021)

DES를 이용한 폴리페놀의 초음파 추출

플라보노이드, 페놀산 및 관련 항산화 화합물을 포함한 폴리페놀은 식물, 식품, 기능성 식품 및 화장품 추출 분야에서 중요한 표적 분자입니다. 글리세롤 기반 심층 유토크틱 용매(DES)는 극성과 수소 결합 능력 덕분에 페놀성 화합물의 용해성을 높여주기 때문에 폴리페놀 회수에 특히 유용합니다. 프로브형 초음파는 물질 전달을 증가시키고, 추출 시간을 단축하며, DES와 식물 매트릭스 간의 접촉을 개선함으로써 이 공정을 더욱 강화합니다.
한 연구에서는 온도, DES 농도 및 초음파 진폭과 같은 최적화된 조건 하에서 글리세롤-아세트산 암모늄 DES를 이용한 초음파 보조 추출법을 적용하였다. 그 결과, 초음파 DES 추출법이 중국산 팽나무 열매에서 총 페놀, 플라보노이드 및 항산화 활성을 효율적으로 회수할 수 있음을 보여주었으며, 이는 DES를 이용한 초음파 추출법이 산업용 식물 가공을 위한 친환경 추출 방법으로서의 잠재력을 입증했다. (참조: Jamshed et al., 2022)

심층 공융 용매(DES)란 무엇입니까?

심층 유텍틱 용매(DES)는 카르복실산 및 기타 재생 가능 화합물을 포함하여, 최소 한 가지의 수소 결합 수용체(HBA)와 한 가지의 수소 결합 공여체(HBD)가 혼합된 물질이다. Cai 등(2019)에 따르면, “HBA와 HBD 사이의 강력한 수소 결합 상호작용은 DES의 형성에 있어 가장 중요한 요인이다.” [Cai 외 2019]
수소 결합 공여체의 경우 당, 아미노산, 카르복실산(예: 벤조산, 구연산, 숙신산) 또는 아민(예: 요소, 벤즈아미드)과 같은 화합물이 자주 사용됩니다. 수소 결합 공여체의 화학적 상호 작용 잠재력은 깊은 공융 용매의 형성 및 효율성에 기여하는 주요 요인입니다. 콜린 클로라이드 또는 아연 클로라이드와 같은 할로겐화물 염은 수소 결합 공여체와 함께 사용할 수도 있습니다. 다른 콜린 클로라이드 기반 딥 공융 용매는 말론산, 페놀 또는 글리세린으로 형성됩니다. 강력한 수소 결합 상호 작용의 결과로, 심부 공융 용매의 융점은 개별 구성 요소와 비교할 때 크게 감소합니다. 기존 용매(예: 에탄올, 메탄올, 헥산, 부탄 등)와 달리 심층 공융 용매는 비휘발성이므로 증기압이 매우 낮고 가연성이 거의 없습니다. 깊은 공융 용매의 독성은 낮고 생분해성이 높으며 필요한 전구체는 저렴하고 쉽고 풍부하게 구할 수 있을 뿐만 아니라 재생 가능합니다.
천연 심층 공융 용매(NADES)는 모든 전구체가 천연 원료에서 공급되기 때문에 훨씬 더 친환경적입니다. 심층 공융 용매는 또한 용질의 화학적 성질과 심층 공융 용매를 생성하는 데 사용되는 종에 따라 조정 가능한 용매를 제공합니다. 일부 천연 심층 공융 용매는 점도가 높기 때문에 배치 추출에 적합하지 않습니다. 그러나 점도가 더 높은 천연 심부 공융 용매는 초음파 플로우 스루 추출에서 용매로 성공적으로 적용될 수 있습니다.

아래 표는 식물 화학 물질 추출을 위한 NADES(Natural Deep Eutectic Solvent)의 몇 가지 예시적인 구성을 보여줍니다.

Deep Eutectic Solvent를 사용한 초음파 추출은 어떻게 작동합니까?

초음파 추출은 고강도, 저주파 초음파의 초음파 역학적 효과를 기반으로 합니다. 초음파를 통해 식물 화합물 (즉, 생체 활성 물질)의 추출을 촉진하고 강화하기 위해 고출력 초음파는 초음파 프로브 (초음파 혼 또는 sonotrode라고도 함)를 통해 액체 매체, 즉 식물 원료와 (자연) 깊은 공융 용매로 구성된 슬러리로 결합됩니다. 초음파는 액체를 통해 이동하여 교대로 저압/고압 사이클을 생성합니다. 저압 사이클 중에는 미세한 진공 기포(소위 캐비테이션 기포)가 생성되며, 이는 여러 압력 주기에 걸쳐 성장합니다. 이러한 기포 성장 주기 동안 액체에 용해된 가스는 진공 기포로 들어가 진공 기포가 성장하는 기포로 변형됩니다. 여러 주기에 걸쳐 성장한 후 진공 기포는 더 많은 에너지를 흡수할 수 없는 특정 크기에 도달하여 고압 주기 동안 격렬하게 파열됩니다. 기포 내파는 각각 최대 4000K 및 1000atm에 이르는 매우 높은 온도와 압력을 포함한 강렬한 캐비테이션 힘이 특징입니다. 뿐만 아니라 해당 고온 및 압력 차이. 이러한 초음파로 생성 된 난류와 전단력은 식물 세포를 파괴하고 세포 내 생체 활성 화합물을 (자연) 깊은 공융 용매로 방출합니다. 초음파 추출은 식물의 세포 구조를 열고 식물 물질과 용매 사이의 질량 전달을 강화합니다. 초음파 처리는 천연 깊은 공융 용매의 효능을 촉진합니다. (자연) 깊은 공융 용매를 사용한 초음파 추출은 매우 짧은 처리 시간 내에 매우 높은 수율을 제공합니다.

파워 초음파는 식물의 세포 구조를 파괴하고 생체 활성 화합물을 방출하며 식물 재료와 용매(예: 심층 공융 용매) 간의 질량 전달을 촉진합니다.

초음파 추출과 (자연) 심층 공융 용매의 조합은 초음파의 공정 강화 능력과 심층 공융 용매의 뛰어난 용융 효과 및 뛰어난 설계성을 결합할 수 있는 기회를 제공합니다. 초음파 추출의 우수한 효율성으로 인해, 초음파기는 또한 물 추출에 성공적으로 사용됩니다.
깊은 공융 용매를 사용하는 강력한 초음파 추출 응용 분야에 대해 자세히 알아 보려면 지금 문의하십시오!

실험실, 파일럿 및 산업용 DES 추출용 초음파 추출기

초음파 추출은 다양한 식물 및 모든 용매에서 고품질 추출물의 생산을 촉진하고 가속화하는 신뢰할 수 있는 가공 기술입니다. 초음파 추출은 (천연) 심층 공융 용매와 호환성이 높으며, 이는 우수한 용해력, 추출물에 대한 설계성, 지속 가능성, 생분해성 및 친환경성으로 인해 유리합니다. 파워 초음파의 공정 강화와 (자연) 심층 공융 용매의 장점의 조합은 여러 수준에서 이 공정 기술의 우월성을 제공합니다. Hielscher 초음파 포트폴리오는 소형 실험실 초음파에서 산업용 추출 시스템에 이르기까지 모든 범위를 포괄합니다. 그들 모두는 물론 깊은 공융 용매를 사용한 추출에 적합합니다.
오랜 시간 경험이 풍부한 당사의 직원이 타당성 테스트 및 공정 최적화에서 최종 생산 수준의 초음파 시스템 설치에 이르기까지 도움을 드릴 것입니다.