초음파 추출 – 다목적으로 모든 식물성 원료에 사용 가능
프로브형 초음파 처리기를 대마와 실로시빈 추출에 사용할 수 있을까요? 답은 다음과 같습니다. 네! 초음파 처리기를 수많은 다양한 원료에 사용하여 고품질 추출물을 생산할 수 있습니다. 초음파 추출 기술의 장점은 사실상 모든 식물성 원료 및 용매와 호환된다는 데 있습니다. 따라서 초음파 추출은 극성 분자와 비극성 분자 모두에 대해 짧은 공정 시간 내에 높은 수율을 제공합니다.
초음파를 이용한 극성 및 비극성 분자 추출
생리활성 화합물의 추출 가능 정도는 주변 세포 구조나 표적 분자의 극성과 같은 다양한 요인에 의해 결정됩니다.
“유사한 것은 유사한 것을 녹인다”
분자 수준의 용해도는 일반적으로 극성과 비극성이라는 두 가지 범주로 구분할 수 있습니다.
극성 분자는 양전하 + 및 음전하 – 를 띠는 말단을 가지고 있습니다. 비극성 분자는 전하가 거의 없거나(전하가 영임) 전하가 균형을 이루고 있습니다. 용매는 이러한 범주에 걸쳐 분포하며, 예를 들어 극성이 높거나 중간이거나 낮을 수 있고, 비극성일 수도 있습니다.
“유사한 것은 유사한 것을 녹인다”라는 표현이 시사하듯이, 분자는 극성이 같은 용매에 가장 잘 용해됩니다.
극성 용매는 극성 화합물을 용해합니다. 비극성 용매는 비극성 화합물을 용해합니다. 식물성 화합물의 극성에 따라 용해 능력이 높은 적합한 용매를 선택해야 합니다.
초음파 추출기 UP400St (400와트)는 예를 들어 헴프, 마리화나, 버섯 및 허브로부터 고품질 식물성 추출물을 제조하는 데 사용됩니다.
지질과 지방은 비극성 분자입니다. 주요 칸나비노이드(CBD, THC), 테르펜, 토코페롤, 엽록소 A 및 카로티노이드와 같은 식물화학물질은 이러한 비극성 분자에 해당합니다. 실로시빈, 안토시아닌, 대부분의 알칼로이드, 엽록소 B, 비타민 C 및 비타민 B군과 같은 수성 분자는 극성 분자의 유형에 해당합니다.
이는 칸나비노이드 분자는 비극성인 반면 실로시빈 분자는 극성이므로, 대마 추출과 실로시빈 추출에 서로 다른 용매를 선택해야 한다는 뜻입니다. 따라서 용매의 극성이 중요합니다. 식물화학물질인 실로시빈과 같은 극성 분자는 극성 용매에 가장 잘 용해됩니다. 대표적인 극성 용매로는 물이나 메탄올 등이 있습니다. 반면 비극성 분자는 헥산이나 톨루엔과 같은 비극성 용매에 가장 잘 용해됩니다.
이상적인 용매를 선택하여 모든 식물화학물질을 초음파로 추출
초음파 추출기의 장점은 거의 모든 유형의 용매와 호환된다는 점입니다. 초음파 추출 시스템을 극성 및 비극성 용매와 함께 사용할 수 있습니다.
기능성 버섯과 같은 일부 원료에는 극성 용매와 비극성 용매를 사용하여 초음파 추출을 순차적으로 수행하는 두 단계 추출 공정이 유리한 경우가 많습니다. 이러한 두 단계 추출은 극성 및 비극성 분자 유형을 모두 방출합니다.
물은 극성 용매이며, 다른 극성 용매로는 아세톤, 아세토니트릴, 디메틸포름아미드(DMF), 디메틸설폭사이드(DMSO), 이소프로판올 및 메탄올이 있습니다.
참고: 물은 엄밀히 말하면 용매이지만, 물을 기반으로 하는 추출은 일반적인 표현으로 흔히 무용매 추출이라고 불립니다.
에탄올, 아세톤, 디클로로메탄 등은 중간 극성으로 분류되는 반면, n-헥산, 에테르, 클로로포름, 톨루엔 등은 비극성으로 분류됩니다.
에탄올 – 식물성 원료 추출을 위한 다목적 용매
식물 추출에 널리 사용되는 용매인 에탄올은 중간 정도의 극성을 가진 용매입니다. 이는 에탄올이 극성 및 비극성 물질을 추출하는 특성을 갖는다는 의미입니다. 에탄올은 극성 및 비극성 물질을 모두 추출할 수 있어 광범위 스펙트럼 추출물을 만드는 데 이상적인 용매입니다. 이러한 추출물은 헴프, 대마 및 기타 허브와 같은 식물에서 흔히 생산되며, 이른바 앙투라지 효과를 얻기 위해 다양한 식물화학물질을 추출합니다. 앙투라지 효과란 다양한 생리활성 화합물이 함께 작용하여 건강 증진 효과가 현저히 더 뚜렷해지는 것을 말합니다. 예를 들어 광범위 스펙트럼 헴프 추출물에는 칸나비디올(CBD), 칸나비게롤(CBG), 칸나비놀(CBN), 칸나비크로멘(CBC)과 같은 다양한 칸나비노이드와 테르펜, 테르페노이드, 알칼로이드 및 기타 식물화학물질이 함유되어 있으며, 이들은 함께 작용하여 추출물의 유익한 효과를 총체적으로 강화합니다.
식물 원료 간 간편한 전환
다양한 식물 원료의 배치 간 전환은 간단하고 빠르게 이루어집니다.
초음파 배치 추출을 하려면 침연한 식물 원료(건조 원료 포함)로 구성된 슬러리를 준비하기만 하면 됩니다. 예를 들면 에탄올에 넣은 헴프가 이에 해당합니다. 초음파 프로브(소노트로드라고도 함)를 용기에 넣고 정해진 시간 동안 초음파 처리합니다. 초음파 처리 후에는 배치에서 초음파 프로브를 꺼냅니다. 초음파 처리기의 세척은 간단하며 단 일 분이면 됩니다. 소노트로드를 닦아 식물 입자를 제거한 다음 초음파 처리기의 CIP(정치 세척) 기능을 사용합니다. 소노트로드를 물이 담긴 비커에 넣고 장치의 전원을 켠 후 20–30초 동안 작동시킵니다. 이렇게 하면 초음파 프로브가 스스로 세척됩니다.
이제 물에서 실로시빈을 추출하는 것과 같이 다른 식물 원료를 추출하기 위한 다음 배치를 처리할 준비가 되었습니다.
마찬가지로 플로우 셀이 장착된 초음파 인라인 시스템도 CIP 방식으로 세척합니다. 대개 초음파를 작동시키면서 플로우 셀에 물을 공급하는 것만으로 충분히 세척할 수 있습니다. 물론 소량의 세정제를 첨가할 수도 있습니다(예: 오일을 더 쉽게 제거하기 위해).
초음파 추출기는 모든 종류의 생리활성 화합물과 그 극성에 적합한 용매에 범용적으로 사용할 수 있습니다.
식물 추출물의 대규모(대량) 생산을 위한 4x 4kW MultiSonoReactor.
- 더 높은 수율
- 높은 품질
- 열분해 없음
- 신속한 추출
- 간단하고 안전한 작동
- 친환경 추출
초음파 추출기 UIP2000hdT (2000 와트)는 대마, 허브, 버섯 등에서 완전히 천연인 유기농 추출물을 생산하는 데 사용됩니다.
추출 목적에 가장 적합한 고성능 초음파 처리기를 찾아보세요
Hielscher Ultrasonics 추출기는 식물 추출 분야에서 확고히 자리 잡고 있습니다. 소규모 고급 추출물 제조업체부터 대규모 대량 생산업체에 이르기까지 추출물 생산업체는 Hielscher의 폭넓은 장비 제품군에서 자사의 생산 용량에 이상적인 초음파 처리기를 찾을 수 있습니다. 배치 공정과 연속 인라인 공정 구성 모두 손쉽게 도입할 수 있고 신속하게 설치할 수 있으며, 안전하고 직관적으로 조작할 수 있습니다.
최고 품질 – 독일에서 설계 및 제조
Hielscher 초음파 처리기의 정교한 하드웨어와 스마트 소프트웨어는 사용자 친화적이고 안전한 작동을 통해 식물 원료에서 재현 가능한 결과를 얻고 신뢰할 수 있는 초음파 추출 결과를 보장하도록 설계되었습니다. 24/7 작동을 위해 제작되고 높은 견고성과 적은 유지보수 요구 사항을 갖춘 Hielscher 초음파 추출기는 식물 추출물 생산업체에 신뢰할 수 있고 편리한 솔루션을 제공합니다.
Hielscher Ultrasonics 추출기는 전 세계에서 고품질 식물 추출물 생산에 사용됩니다. 고품질 추출물을 생산하는 것으로 입증된 Hielscher 초음파 처리기는 고급 추출물을 만드는 소규모 제조업체에서도 사용되지만, 주로 상업적으로 널리 유통되는 추출물과 영양 보충제의 산업 생산에 사용됩니다. 견고하고 유지보수 요구가 적은 Hielscher 초음파 프로세서는 손쉽게 설치하고 작동하며 모니터링할 수 있습니다.
자동 데이터 기록
영양 보충제와 치료제의 생산 기준을 충족하려면 생산 공정을 상세히 모니터링하고 기록해야 합니다. Hielscher Ultrasonics의 디지털 초음파 장치에는 자동 데이터 기록 기능이 탑재되어 있습니다. 이 스마트 기능 덕분에 장치를 켜는 즉시 초음파 에너지(총에너지 및 순에너지), 온도, 압력, 시간 등 모든 주요 공정 매개변수가 내장 SD 카드에 자동으로 저장됩니다. 공정 모니터링과 데이터 기록은 지속적인 공정 표준화와 제품 품질에 중요합니다. 자동으로 기록된 공정 데이터에 접근하여 이전 초음파 처리 작업을 검토하고 결과를 평가할 수 있습니다.
또 다른 사용자 친화적 기능은 당사 디지털 초음파 시스템의 브라우저 원격 제어 기능입니다. 브라우저 원격 제어를 통해 어디서든 초음파 프로세서를 원격으로 시작, 정지, 조정하고 모니터링할 수 있습니다.
초음파 추출의 장점에 대해 더 자세히 알고 싶으신가요? 지금 당사에 문의하여 식물 추출물 제조 공정을 상담해 보세요! 경험이 풍부한 당사 직원이 초음파 추출, 당사 초음파 시스템 및 가격에 관한 자세한 정보를 기꺼이 안내해 드립니다!
초음파 추출이 최고의 방법인 이유는 무엇일까요?
효율성
- 더 높은 수율
- 신속한 추출 공정 – 수 분 이내
- 고품질 추출물 – 온화한 비열적 추출
- 친환경 용매(물, 에탄올, 글리세린, 식물성 오일, NADES 등)
간편성
- 플러그 앤 플레이 – 수 분 이내에 설치 및 가동
- 높은 처리량 – 대규모 추출물 생산용
- 배치식 또는 연속 인라인 운전
- 간편한 설치 및 시운전
- 휴대 및 이동 가능 – 휴대형 장치 또는 바퀴가 장착된 장치
- 선형 규모 확장 – 초음파 시스템을 병렬로 추가하여 처리 용량 증대
- 원격 모니터링 및 제어 – PC, 스마트폰 또는 태블릿 이용
- 공정 감독 불필요 – 설정 후 가동
- 고성능 – 24/7 연속 생산용으로 설계
- 견고성과 적은 유지보수 필요성
- 고품질 – 독일에서 설계 및 제조
- 로트 간 신속한 투입 및 배출
- 간편한 세척
안전성
- 간편하고 안전한 가동
- 무용매 또는 용매 기반 추출(물, 에탄올, 식물성 오일, 글리세린 등)
- 고압 및 고온 불필요
- ATEX 인증 방폭 시스템 제공 가능
- 간편한 제어(원격 제어도 가능)
아래 표는 당사 초음파 장치의 대략적인 처리 용량을 보여 줍니다:
| 배치 부피 | 유량 | 권장 장치 |
|---|---|---|
| 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. | 더 높은 유량 | 클러스터 구성: UIP16000 |
문의하세요! / 질문하세요!
Hielscher Ultrasonics는 실험실, 파일럿 및 산업 규모의 혼합, 분산, 유화 및 추출 용도를 위한 고성능 초음파 균질기를 제조합니다.
문헌 / 참고 자료
- F. Chemat; M. K. Khan (2011): Applications of ultrasound in food technology: processing, preservation and extraction. Ultrasonic Sonochemistry, 18, 2011. 813–835.
- 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.
- Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk (2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
용매와 그 극성
아래 표에는 가장 일반적인 용매가 극성이 가장 낮은 것부터 가장 높은 것 순으로 나열되어 있습니다.
| Solvent | formula | boiling point (degC) | melting point (degC) | density (g/mL) |
solubility in H2O (g/100g) | relative polarity |
| cyclohexane | C6H12 | 80.7 | 6.6 | 0.779 | 0.005 | 0.006 |
| pentane | C5H12 | 36.1 | -129.7 | 0.626 | 0.0039 | 0.009 |
| hexane | C6H14 | 69 | -95 | 0.655 | 0.0014 | 0.009 |
| heptane | C7H16 | 98 | -90.6 | 0.684 | 0.0003 | 0.012 |
| carbon tetrachloride | CCl4 | 76.7 | -22.4 | 1.594 | 0.08 | 0.052 |
| carbon disulfide | CS2 | 46.3 | -111.6 | 1.263 | 0.2 | 0.065 |
| p-xylene | C8H10 | 138.3 | 13.3 | 0.861 | 0.02 | 0.074 |
| toluene | C7H8 | 110.6 | -93 | 0.867 | 0.05 | 0.099 |
| benzene | C6H6 | 80.1 | 5.5 | 0.879 | 0.18 | 0.111 |
| ether | C4H10O | 34.6 | -116.3 | 0.713 | 7.5 | 0.117 |
| methyl t-butyl ether (MTBE) | C5H12O | 55.2 | -109 | 0.741 | 4.8 | 0.124 |
| diethylamine | C4H11N | 56.3 | -48 | 0.706 | M | 0.145 |
| dioxane | C4H8O2 | 101.1 | 11.8 | 1.033 | M | 0.164 |
| N,N-dimethylaniline | C8H11N | 194.2 | 2.4 | 0.956 | 0.14 | 0.179 |
| chlorobenzene | C6H5Cl | 132 | -45.6 | 1.106 | 0.05 | 0.188 |
| anisole | C 7H8O | 153.7 | -37.5 | 0.996 | 0.10 | 0.198 |
| tetrahydrofuran (THF) | C4H8O | 66 | -108.4 | 0.886 | 30 | 0.207 |
| ethyl acetate | C4H8O2 | 77 | -83.6 | 0.894 | 8.7 | 0.228 |
| ethyl benzoate | C9H10O2 | 213 | -34.6 | 1.047 | 0.07 | 0.228 |
| dimethoxyethane (glyme) | C4H10O2 | 85 | -58 | 0.868 | M | 0.231 |
| diglyme | C6H14O3 | 162 | -64 | 0.945 | M | 0.244 |
| methyl acetate | C 3H 6O2 | 56.9 | -98.1 | 0.933 | 24.4 | 0.253 |
| chloroform | CHCl3 | 61.2 | -63.5 | 1.498 | 0.8 | 0.259 |
| 3-pentanone | C5H12O | 101.7 | -39.8 | 0.814 | 3.4 | 0.265 |
| 1,1-dichloroethane | C2H4Cl2 | 57.3 | -97.0 | 1.176 | 0.5 | 0.269 |
| di-n-butyl phthalate | C16H22O4 | 340 | -35 | 1.049 | 0.0011 | 0.272 |
| cyclohexanone | C6H10O | 155.6 | -16.4 | 0.948 | 2.3 | 0.281 |
| pyridine | C5H5N | 115.5 | -42 | 0.982 | M | 0.302 |
| dimethylphthalate | C10H10O4 | 283.8 | 1 | 1.190 | 0.43 | 0.309 |
| methylene chloride | CH2Cl2 | 39.8 | -96.7 | 1.326 | 1.32 | 0.309 |
| 2-pentanone | C 5H 10O | 102.3 | -76.9 | 0.809 | 4.3 | 0.321 |
| 2-butanone | C4H8O | 79.6 | -86.3 | 0.805 | 25.6 | 0.327 |
| 1,2-dichloroethane | C2H4Cl2 | 83.5 | -35.4 | 1.235 | 0.87 | 0.327 |
| benzonitrile | C7H5N | 205 | -13 | 0.996 | 0.2 | 0.333 |
| acetone | C3H6O | 56.2 | -94.3 | 0.786 | M | 0.355 |
| dimethylformamide (DMF) | C3H7NO | 153 | -61 | 0.944 | M | 0.386 |
| t-butyl alcohol | C4H10O | 82.2 | 25.5 | 0.786 | M | 0.389 |
| aniline | C6H7N | 184.4 | -6.0 | 1.022 | 3.4 | 0.420 |
| dimethylsulfoxide (DMSO) | C2H6OS | 189 | 18.4 | 1.092 | M | 0.444 |
| acetonitrile | C2H3N | 81.6 | -46 | 0.786 | M | 0.460 |
| 3-pentanol | C 5H 12O | 115.3 | -8 | 0.821 | 5.1 | 0.463 |
| 2-pentanol | C 5H 12O | 119.0 | -50 | 0.810 | 4.5 | 0.488 |
| 2-butanol | C4H10O | 99.5 | – 114.7 | 0.808 | 18.1 | 0.506 |
| cyclohexanol | C 6H 12O | 161.1 | 25.2 | 0.962 | 4.2 | 0.509 |
| 1-octanol | C 8H 18O | 194.4 | -15 | 0.827 | 0.096 | 0.537 |
| 2-propanol | C3H8O | 82.4 | -88.5 | 0.785 | M | 0.546 |
| 1-heptanol | C 7H 16O | 176.4 | -35 | 0.819 | 0.17 | 0.549 |
| i-butanol | C4H10O | 107.9 | -108.2 | 0.803 | 8.5 | 0.552 |
| 1-hexanol | C 6H 14O | 158 | -46.7 | 0.814 | 0.59 | 0.559 |
| 1-pentanol | C 5H 12O | 138.0 | -78.2 | 0.814 | 2.2 | 0.568 |
| acetyl acetone | C5H8O2 | 140.4 | -23 | 0.975 | 16 | 0.571 |
| ethyl acetoacetate | C6H10O3 | 180.4 | -80 | 1.028 | 2.9 | 0.577 |
| 1-butanol | C4H10O | 117.6 | -89.5 | 0.81 | 7.7 | 0. 586 |
| benzyl alcohol | C 7H 8O | 205.4 | -15.3 | 1.042 | 3.5 | 0.608 |
| 1-propanol | C3H8O | 97 | -126 | 0.803 | M | 0.617 |
| acetic acid | C2H4O2 | 118 | 16.6 | 1.049 | M | 0.648 |
| 2-aminoethanol | C2H7NO | 170.9 | 10.5 | 1.018 | M | 0.651 |
| ethanol | C2H6O | 78.5 | -114.1 | 0.789 | M | 0.654 |
| diethylene glycol | C4H10O3 | 245 | -10 | 1.118 | M | 0.713 |
| methanol | CH4O | 64.6 | -98 | 0.791 | M | 0.762 |
| ethylene glycol | C2H6O2 | 197 | -13 | 1.115 | M | 0.790 |
| glycerin | C3H8O3 | 290 | 17.8 | 1.261 | M | 0.812 |
| water, heavy | D2O | 101.3 | 4 | 1.107 | M | 0.991 |
| water | H2O | 100.00 | 0.00 | 0.998 | M | 1.000 |
Hielscher Ultrasonics는 고성능 초음파 균질기를 실험실 규모부터 산업 규모까지 제조합니다.