Héicheffizient Waasserextraktioun mat Héichleeschtungsultraschall

D’Extraktioun vu planzleche Verbindunge mat Waasser (z. B. Kal- oder Waarmwaasserextraktioun, Waasserextraktioun ënner Drock a subkritesch Waasserextraktioun) kann duerch Ultraschallbehandlung effizient verbessert ginn. D’ultraschallënnerstëtzt Waasserextraktioun liwwert net nëmme méi héich Ausbeuten a verkierzt d’Veraarbechtungszäit, mee féiert och zu engem méi niddregen Energieverbrauch, méi douce Extraktiounsbedingungen an héichwäertegen Extrakter am Verglach mat konventionellen Extraktiounstechniken. D’Ultraschallwaasserextraktioun gëtt mat Erfolleg fir d’Extraktioun vu ville Verbindungen aus Planze benotzt, dorënner Alkaloiden, Flavonoiden, Glykosiden, phenolesch Verbindungen a Polysacchariden.

Ultraschallwaasserextraktioun vu bioaktive Verbindungen

Waasser ass dat polaartst Léisungsmëttel, wat et zu engem exzellente Léisungsmëttel fir polar Verbindunge mécht. Well Waasser net gëfteg an ëmweltfrëndlech ass, wier et dat idealt Léisungsmëttel fir all planzlechen Extrakt. Allerdéngs léise sech manner polar an onpolar Bestanddeeler schlecht oder guer net am Waasser op. Zousätzlech wier den Extraktiounsprozess am Waasser ouni eng Fërderung vum Stofftransport extrem lues an doduerch onwirtschaftlech. Ultraschall mat héijer Intensitéit a niddreger Frequenz ass eng ganz effizient Extraktiounstechnik, déi fir eng intensiv Vermëschung an e staarke Stofftransport suergt. Dofir ass d’Ultraschallextraktioun dofir bekannt, datt si bedeitend Virdeeler géintiwwer konventionellen Extraktiounsmethode bitt. Zu dëse Virdeeler gehéiere méi héich Ausbeuten, eng séier Veraarbechtung, séier Chargenduerchleef souwéi eng kontinuéierlech Inline-Extraktioun, d’Benotzung vun ëmweltfrëndleche Léisungsmëttelen, douce Extraktiounsbedingungen, déi d’Verbindungen am Extrakt erhalen, Sécherheet am Betrib an eng einfach Skaléierbarkeet op grouss Duerchsätz fir déi kommerziell Produktioun. (vgl. Zabot et al., 2021)

Duerch Ultraschallbehandlung verbessert Waarmwaasserextraktioun

D’Parameteren, déi d’Extraktioun vu planzleche Stoffer bei der Waasserextraktioun bestëmmen, sinn d’Temperatur, d’Zäit, den Drock an d’Uewerfläch vum Planzematerial. Wéinst der héijer Temperatur vum Waasser kann e Waarmwaasserextrakt a relativ kuerzer Zäit hiergestallt ginn.
D’Léisung: D’Ausbeut an d’Extraktiounsrate kënne wesentlech erhéicht ginn, wann Ultraschallréiere benotzt gëtt. Waarmt Waasser eleng huet nëmmen eng limitéiert Fäegkeet, Zellstrukturen opzebriechen, an héich Temperature beschiedegen oder zerstéieren dacks hëtztlabil Verbindungen, soudatt d’Qualitéit vum Extrakt dorënner leit. Wann d’Ultraschallextraktioun mat der Waarmwaasserextraktioun kombinéiert gëtt, kann d’Temperatur drastesch reduzéiert ginn (z. B. vun 100°C op 50°C), wat den thermeschen Ofbau vun den extrahéierte planzleche Bestanddeeler verhënnert, d’Gesamtausbeut erhéicht an Energie spuert. Ultraschallkavitatioun ass de Prinzip hannert dem Phenomeen vun der Ultraschallextraktioun. Ultraschallkavitatioun (oder akustesch Kavitatioun) besteet aus reng mechanesche Kräften, déi Zellwänn opbriechen, d’Zilverbindunge fräisetzen an de Stofftransport tëscht dem Zellbannenzegen an dem Waasser (Léisungsmëttel) verbesseren. Domat liwwert d’Ultraschallwaasserextraktioun exzellent Extraktiounsresultater.

Duerch Ultraschallbehandlung verbessert Kalwaasserextraktioun

D’Kalwaasserextraktioun (Kalwaasserinfusioun) ass däitlech méi ineffizient, well op d’Benotzung vu waarmem Waasser verzicht gëtt. Kaalt Waasser oder Waasser bei Raumtemperatur extrahéiert planzlech Verbindungen net ganz gutt, well dat kaalt Waasser nëmme ganz lues an d’Planzematerial andréngt an de Stofftransport bal vernoléissegbar ass. De Virdeel vun der Kalwaasserextraktioun läit doran, datt all Temperaturerhéijung vermidde gëtt an doduerch den thermeschen Ofbau vun hëtztempfindleche Verbindunge verhënnert gëtt. Allerdéngs mécht déi ganz schwaach Extraktiounsdynamik déi konventionell Kalwaasserextraktioun fir déi kommerziell Produktioun onpraktesch. Dofir gëtt d’Kalwaasserinfusioun wéinst hirer Luesheet an Ineffizienz bal ausschliisslech an der experimenteller Phas benotzt.
D’Léisung: Duerch den Asaz vun Ultraschall bei der Kaalwaasserextraktioun kënnen d’Luesheet an d’Ineffizienz vum Aweechen a kale Waasser einfach iwwerwonne ginn. Déi duerch Ultraschall verstäerkt Kaalwaasserextraktioun erlaabt et, kal Extraktiounstemperaturen ze erhalen, wärend staark Schéierkräften an de Feststoff-Flëssegkeetsmedium agekoppelt ginn. Duerch den Ultraschallextraktiounsmechanismus ginn Zellwänn opgemaach an d’planzlech Verbindunge séier an d’Waasser fräigesat. D’Ultraschall-Kaalwaasserextraktioun an d’Infusioun maachen aus dem kalen Aweechen en héichwierksaamt Verfaren, dat héich Rendementer an héichwäerteg Extrakter bannent enger kuerzer Extraktiounszäit liwwert.

Waasserextraktioun ënner Drock kombinéiert mat Ultraschallbehandlung

D’Ultraschallextraktioun zeechent sech duerch Mikrovermëschung aus, déi duerch Schwéngungen eng verstäerkt Diffusioun vum Léisungsmëttel an de Partikel a vum Partikelbanneschten op d’Uewerfläch fërdert an domat de Stofftransport verstäerkt. Zousätzlech reduzéiert d’Ultraschallbehandlung d’Partikelgréisst vum Zellmaterial, wat zu verbesserte Wierkunge vun der ultraschallënnerstëtzter Flëssegkeetsextraktioun ënner Drock féiert. Méi kleng Partikele vun ongeféier 0,68 mm weisen e méi héije Rendement wéi méi grouss Partikelen (ongeféier 1,05 mm), well eng méi grouss Uewerfläch e wesentlech verstäerkte Stofftransport an domat verbessert Extraktiounsrendementer erméiglecht. (vgl. Zabot et al., 2021)

Wierksam Kaalwaasserextraktioun ënner Drock mat Héichleeschtungsultraschall

Ënner héijem Drock gëtt d’Andrénge vu kalem Waasser an d’Planzegeweebe erliichtert, a waasserléislech phytochemesch Verbindunge ginn opgeléist, ouni eng thermesch Zersetzung ze verursaachen. D’Method vun der Kaalwaasserextraktioun ënner héijem Drock ka mat Ultraschall gekoppelt ginn, fir polar an net-polar Planzebestanddeeler besser ze isoléieren. Als net-gëftegt, bëllegt an ëmweltfrëndlecht Léisungsmëttel ass Waasser eng attraktiv Alternativ zu organesche Léisungsmëttelen, besonnesch wann et ëm d’Produktioun vu Liewensmëttelen, Therapeutika an Nahrungsergänzungsmëttelen aus Planze geet.
Fir eng duerch Ultraschall verstäerkt Kaalwaasserextraktioun ënner Drock gëtt eng Ultraschallsond (Sonotrod) an den Extraktiounstank oder an d’Duerchflosszell integréiert. Den Tank oder d’Duerchflosszell gëtt normalerweis mat engem Drock tëscht 5 an 100 barg beopfschlagt, jee no de Verbindungen, déi extrahéiert solle ginn. Hielscher Ultrasonics liwwert souguer personaliséiert industriell Ultraschallreakteren an Duerchflosszellen, déi mat engem Drock vu bis zu 300barg beopfschlagt kënne ginn, soudatt den optimalen Drock fir Ären Extraktiounsprozess agestallt ka ginn.
 

Iwwerkritesch Waasserextraktioun verbessert duerch Ultraschallbehandlung

Eng duerch Ultraschall verstäerkt subkritesch Waasserextraktioun ass eng weider synergetesch Technik, bei där Leeschtungsultraschall de Stofftransfer tëscht Feststoff a Flëssegkeet verbessert. D’subkritesch Waasserextraktioun (SWE) – och als Drock-Heisswaasserextraktioun oder Extraktioun mat iwwerhëtztem Waasser bekannt – ass eng manner heefeg benotzt Technik fir d’Extraktioun vu planzleche Verbindunge mat enger méi niddreger Polaritéit. Bei der subkritescher Waasserextraktioun gëtt Waasser a sengem superkriteschen Zoustand als Léisungsmëttel benotzt.
Wat ass subkritescht Waasser a firwat ass subkritescht Waasser e gutt Léisungsmëttel fir d’Extraktioun vu manner polare planzleche Verbindungen? “Waasser huet vill thermodynamesch Eegenschaften, déi staark vun der Temperatur an dem Drock beaflosst ginn. Jee no Bedéngunge kënne säin Aggregatzoustand (fest, flësseg oder gasfërmeg), säin thermescht Verhalen, seng Dicht oder seng Viskositéit verännert ginn. Wann d’Temperatur an den Drock iwwer e Punkt erhéicht ginn, deen als kritesche Punkt bekannt ass (definéiert bei 221 bar an 374 °C), kann d’Waasser de superkriteschen Zoustand erreechen. Ënner subkritesche Bedéngungen, déi Temperaturen tëscht 100°C an der kritescher Temperatur (374°C) an engem Drock tëscht 1 bar an dem kriteschen Drock (221 bar) entspriechen, fir eng Verdampfung ze vermeiden, hëlt d’Polaritéit vum Waasser of; doduerch gëtt Waasser e bessert Léisungsmëttel fir d’Extraktioun vu verschiddenen organesche bioaktive Verbindungen.” (Li and Chemat, 2019)
Wann Ultraschall mat subkritescher Waasserextraktioun kombinéiert gëtt, kann d’Extraktiounseffizienz verbessert ginn, andeems d’Extraktausbeut erhéicht an d’Extraktiounszäit verkierzt gëtt. Fir optimal Resultater soll den Drock am zouenen Drock-Chargereakter oder am Duerchflosszellereakter op d’mannst dat Duebelt vum Dampdrock vum Waasser erreechen. (Dir fannt eng Tabell mam Dampdrock vum Waasser um Enn vun dëser Säit.)
Huang et al. (2010) hunn d’Extraktiounseffekter vun niddregfrequentem Ultraschall mat héijer Leeschtung a Kombinatioun mat subkritescher Waasserextraktioun ënnersicht. Dofir gëtt eng Ultraschallsond an de Kessel vum Apparat fir subkritesch Waasserextraktioun agekoppelt, fir liichtflüchtegt Ueleg aus Lithospermum erythrorhizon ze extrahéieren. D’Resultater hu gewisen, datt de Verstäerkungseffekt duerch Ultraschall bei 20 KHz besser war wéi bei 36 KHz a mat der Ausgangsleeschtung (vun 0 bis 250 W) zougeholl huet. D’Ausbeut vun der subkritescher Waasserextraktioun ass duerch Ultraschallschwéngungen (250 W, 20 KHz) bei enger Temperatur vun 160°C an engem Drock vu 5 MPa wärend engem 25-minüttegen Extraktiounsprozess vun 1,87% op 2,39% geklommen. D’Ultraschallbehandlung konnt souwuel d’Extraktiounsausbeut wéi och d’Extraktiounsvitesse verbesseren an doduerch Zäit spueren.
Duerch Ultraschall ënnerstëtzt subkritesch Waasserextraktioun ka bei méi niddregen Dréck (z. B. 5barg) duerchgefouert gi wéi konventionell subkritesch Waasserextraktioun (z. B. 10MPa), wat Energiekäschte spuert an den Extraktiounsprozess méi sécher mécht.

D’Virdeeler vun der Ultraschallextraktioun vu planzleche Stoffer

Souwuel d’wëssenschaftlech Fuerschung wéi och den industriellen Asaz weisen, datt d’Ultraschall-ënnerstëtzt Extraktioun eng zouverlässeg an einfach ze bedéngend Technik ass, déi keen technescht Virwëssen a keng intensiv Formatioun erfuerdert. Eng ganz héich Extraktiounseffizienz, héich Ausbeuten, niddreg Betribskäschten, souwéi niddreg Investitiounskäschten (besonnesch am Verglach mat aneren Technike wéi CO₂ -Extrakteren) an niddreg Energiekäschte sinn d’Haaptvirdeeler vun Ultraschallextraktere mat Sond.
Weider Virdeeler, déi d’Ultraschallextraktiounstechnologie zur bevorzugter Method maachen, sinn héichwäerteg Extrakter duerch niddreg Extraktiounstemperaturen, zouverlässeg Resultater (Widderhuelbarkeet / Reproduzéierbarkeet), eng komplett linear Skaléierbarkeet op all Produktiounsniveau souwéi e gerénge Wartungsopwand.
„Aner Virdeeler vun der Ultraschallextraktioun mat Sond sinn eng einfach Handhabung vum Extrakt, eng séier Duerchféierung, keng Reschter, eng héich Ausbeut, Ëmweltfrëndlechkeet, eng verbessert Qualitéit an d’Vermeidung vum Ofbau vum Extrakt.”
(vgl. Chemat and Khan, 2011)

Extraktiounsopbau fir d’Isolatioun vu Planzestoffer: Ultraschallapparat UP400St mat Sond, Büchi-Vakuumfilter a Rotatiounsverdampfer fir d’Extraktioun vu phytochemesche Stoffer.

Héichleeschtungsultraschallapparater fir d’Waasserextraktioun

D’Extraktere vun Hielscher Ultrasonics si gutt am Beräich vun der Planzenextraktioun etabléiert, onofhängeg dovun, wéi ee Léisungsmëttel benotzt gëtt. Extraktproduzenten – souwuel méi kleng Hiersteller vun exklusiven Nischenextrakter wéi och Masseproduzenten a groussem Moossstaf – fannen am breeden Apparatesortiment vun Hielscher déi ideal Ultraschallextraktiounsausrüstung fir hir Produktiounsufuerderungen. Anlage fir Chargenprozesser souwéi fir kontinuéierlech Inline-Prozesser si liicht disponibel a kënnen direkt vum Lager geliwwert ginn. Well d’Ultraschallextraktioun fir all Léisungsmëttel gëeegent ass, kann si flexibel fir d’Extraktioun vun all Planzematerial agesat ginn. D’Benotzung vu Waasser als Léisungsmëttel erlaabt et, biozertifizéiert Extrakter ouni den Asaz vun extrem deierem „Bio“-Ethanol ze produzéieren. (Natierlech muss d’Planzematerial biologesch ugebaut gi sinn, fir e Bio-Waasserextrakt ze produzéieren).

Héicheffizient Extraktioun mat Hielscher Ultrasonics

D’Ultraschallextraktere vun Hielscher brieche Planzenzellen effizient op, vergréisseren d’Uewerfläch vum Planzematerial, fir datt d’Léisungsmëttel andrénge kann, a verstäerken de Stofftransport fir d’Fräisetzung vu phytochemesche Stoffer (sekundäre Metabolitten). D’Extraktere vun Hielscher si mat Bléck op eng benotzerfrëndlech Handhabung entwéckelt ginn, si séier installéiert a kënne sécher an intuitiv bedriwwe ginn.

Erfëllung vun den héchste Qualitéitsstandarden – An Däitschland entwéckelt a fabrizéiert

Déi raffinéiert Hardware an déi intelligent Software vun den Hielscher Ultraschallapparater sinn entwéckelt, fir zouverlässeg Ultraschallextraktiounsresultater aus Ärem planzleche Réimaterial mat reproduzéierbare Resultater an enger benotzerfrëndlecher, sécherer Bedéngung ze garantéieren. Robustheet, Zouverlässegkeet, 24/7-Betrib ënner voller Laascht an eng einfach Bedéngung aus der Siicht vum Bedreiwer si weider Qualitéitsfacteuren, déi d’Hielscher Ultraschallapparater attraktiv maachen.
D’Extraktere vun Hielscher Ultrasonics gi weltwäit fir qualitativ héichwäerteg phytochemesch Extraktioun agesat. D’Ultraschallextraktere vun Hielscher liwweren noweislech qualitativ héichwäerteg Planzestoffer a ginn net nëmme vu méi klenge handwierklechen Hiersteller vu Spezial- a Boutique-Extrakter benotzt, mee virun allem an der industrieller Produktioun vun Extrakter, Nahrungsergänzungsmëttelen an Therapeutika, déi breet am Handel disponibel sinn. Dank hirer robuster Hardware an intelligenter Software kënnen d’Hielscher Ultraschallprozessoren einfach bedriwwen an iwwerwaacht ginn.

Automatesch Dateprotokolléierung

Fir d’Produktiounsstandarde vu Liewensmëttelen, Nahrungsergänzungsmëttelen an therapeutesche Produkter z’erfëllen, mussen d’Produktiounsprozesser am Detail iwwerwaacht an dokumentéiert ginn. Déi digital Ultraschallapparater vun Hielscher Ultrasonics hunn eng automatesch Dateprotokolléierung. Dank dëser intelligenter Funktioun ginn all wichteg Prozessparameter wéi Ultraschallenergie (Gesamt- an Nettoenergie), Temperatur, Drock an Zäit automatesch op enger agebauter SD-Kaart gespäichert, soubal den Apparat ageschalt gëtt. D’Prozessiwwerwaachung an d’Datenopzeechnung si wichteg fir eng kontinuéierlech Prozessstandardiséierung an d’Produktqualitéit. Duerch den Zougrëff op déi automatesch opgezeechent Prozessdate kënnt Dir fréier Ultraschallbehandlungen iwwerpréiwen an d’Resultat bewäerten.
Eng aner benotzerfrëndlech Funktioun ass d’Fernsteierung vun eisen digitalen Ultraschallsystemer iwwer de Browser. Mat der Fernsteierung iwwer de Browser kënnt Dir Ären Ultraschallprozessor vun iwwerall aus starten, stoppen, astellen an iwwerwaachen.
Wëllt Dir méi iwwer d’Virdeeler vun der Ultraschallwaasserextraktioun aus Planzematerial gewuer ginn? Kontaktéiert eis elo, fir Äre Produktiounsprozess fir Planzenextrakter ze diskutéieren! Eist erfuert Personal gëtt Iech gär weider Informatiounen iwwer d’Ultraschallextraktioun, eis Ultraschallsystemer an d’Präisser!

Déi folgend Tabell gëtt Iech en Unhaltspunkt fir déi ongeféier Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschallapparater:

Technesch Informatiounen iwwer d’Waasserextraktioun mat Ultraschall

Konventionell Extraktiounsmethode wéi Mazeratioun, Infusioun, Perkolatioun, Dekoktioun, Refluxextraktioun, Waasserdampdestillatioun, Sublimatioun a Pressen ginn dacks fir d’Extraktioun vu medezinesche Verbindungen aus Planze benotzt. D’Nodeeler vun dëse Methoden ëmfaassen en zäitopwännege Prozess, eng geréng Rengheet an eng niddreg Effizienz.

Prozessparameter, déi d’Ultraschallextraktioun beaflossen

D’Ultraschallënnerstëtzt Extraktioun ass fir hir eenzegaarteg Eegenschaften a Virdeeler bekannt, déi d’Ultraschallbehandlung am Verglach mat konventionellen Extraktiounsmethode fir planzlech Verbindungen zur iwwerleeëner Extraktiounstechnik maachen. E wesentleche Virdeel vun der Ultraschallënnerstëtzter Extraktioun läit doran, datt d’Parameter vun der Ultraschallveraarbechtung (wéi Amplitud, Zäit, Temperatur an Drock) sech präzis upasse loossen, soudatt den Ultraschallprozess optimal op d’Zilverbindung ofgestëmmt ka ginn. Fir all Planzematerial ginn et ideal Extraktiounsparameter, bei deenen déi bescht Ausbeut, Qualitéit an Extraktiounsvitess erreecht ginn. Den Ultraschallextraktiounsprozess erméiglecht et, dës optimal Extraktiounsbedéngunge perfekt anzestellen.

Ultraschallamplitud

D’Amplitud ass d’Schwéngungsauslenkung vun der Ultraschallsond (Sonotrod). Wat d’Amplitud méi héich ass, wat d’Schwéngung an d’Kavitatioun an der mat Ultraschall behandelter Flëssegkeet méi intensiv sinn. Hielscher Ultrasonics ass op Ultraschallapparater mat Sond an héijer Leeschtung spezialiséiert, déi präzis astellbar Amplitudë liwwere kënnen. Benotzerdefinéiert Sonden, déi am kontinuéierleche 24/7-Betrib bis zu 200µm liwwere kënnen, sinn direkt ab Lager verfügbar. Fir nach méi héich Amplitudë kënnen och ouni Weideres benotzerdefinéiert Ultraschallsonotrode fabrizéiert ginn.
D’Amplitud ass ee vun de wichtegste Parameteren – wann net deen allerwichtegsten – fir eng effizient Planzenextraktioun. Héich Amplitudë generéieren déi néideg Kräfte fir d’Zellwänn opzebriechen an dat intrazelluläert Material fräizesetzen. Doduerch ass d’Ultraschallbehandlung mat héijer Leeschtung bei der Extraktioun vu planzleche Verbindungen esou wierksam.

Zäit / Dauer vun der Ultraschallbehandlung

D’Ultraschallënnerstëtzt Extraktioun dauert normalerweis vill manner laang wéi traditionell Methoden, well d’Ultraschallbehandlung déi planzlech Verbindunge mat däitlech méi héijen Extraktiounsvitesse fräisetzt. D’Ultraschallbehandlung erméiglecht méi kuerz Extraktiounsprozesser, wat déi extrahéiert Verbindunge virun enger iwwerméisseger Veraarbechtung schützt. Eng méi kuerz Veraarbechtung duerch Ultraschall bedeit e méi héijen Duerchsaz an eng méi héich Extraktqualitéit.

Gepulst Ultraschallbehandlung

D’Ultraschallpulsatioun ass e Behandlungsmodus, bei deem d’Ultraschallbehandlung duerch definéiert Pausenz yklen ënnerbrach gëtt (z. B. 50% relativ Aschaltdauer: 30 sec. AGESCHALT, 30 sec. AUSGESCHALT; 100% relativ Aschaltdauer: kontinuéierlech Ultraschallbehandlung ouni Pausen). Déi relativ Aschaltdauer vum Ultraschall (och als Pulsmodus oder Ultraschallpulsatiounszyklen bekannt) bezeechent de Prozentsaz vun der Zäit bannent enger Pulsperiod, wärend där Ultraschall an de Medium agekoppelt gëtt (Pulsdauer). Zum Beispill géif e Modus mat enger relativer Aschaltdauer vu 50% bedeiten: 30 sec. AGESCHALT, 30 sec. AUSGESCHALT. Wärend der Paus vun engem Schaltzyklus kënnt déi mat Ultraschall behandelt Flëssegkeet fir eng definéiert Zäit (z. B. 30 sec.) nees an en ongestéierten Zoustand, wat d’Wäermtofleedung begënschtegt, fir eng festgeluecht Veraarbechtungstemperatur bäizebehalen. Déi relativ Aschaltdauer vun der Ultraschallbehandlung ass fir d’Extraktiounseffizienz manner wichteg, gëtt awer benotzt, fir eng bestëmmte Prozesstemperatur bäizebehalen.

Hydrostateschen Drock

Den Drock ass e weidere ganz wichtege Parameter fir Ultraschallprozesser. D’Uleeë vun hydrostateschem Drock op de mat Ultraschall behandelte Medium beaflosst d’Intensitéit vun der Kavitatioun. Bei erhéichtem Drock gëtt d’Intensitéit vun der Ultraschallkavitatioun (akustescher Kavitatioun) verstäerkt. Hielscher Ultrasonics bitt verschidden Zorte vun Ultraschallreaktere fir de Chargebetrib an Duerchflosszellen un, déi ënner Drock gesat kënne ginn, fir d’Resultater vun der Ultraschallbehandlung ze verstäerken.

Extraktiounstemperatur

Wéi all mechanesch Behandlung verursaacht d’Ultraschallbehandlung eng Temperaturerhéijung, wat mam 2. Haaptsaz vun der Thermodynamik iwwereneestëmmt. Trotzdeem ass d’Ultraschallbehandlung eng net-thermesch Behandlungstechnik, well ultraschallënnerstëtzt Behandlungen op reng mechanesche Kräfte baséieren (och sonomechanesch Kräfte genannt). D’Extraktiounstemperatur kann wärend der Ultraschallextraktioun effizient kontrolléiert an an engem bestëmmten ausgewielten Temperaturberäich gehale ginn. All digital Ultraschallprozessoren vun Hielscher si mat engem uschléissbaren Temperatursensor an enger intelligenter Software ekipéiert, an där e bestëmmten Temperaturberäich fir de Prozess agestallt ka ginn. Soubal dësen Temperaturberäich iwwerschratt gëtt, pauséiert den Ultraschallapparat, bis d’Temperatur nees am ausgewielte Beräich läit, a setzt dann d’Beschallung automatesch fort. Dës intelligent Funktioun vun den Hielscher Ultraschallapparater erméiglecht e präzis kontrolléierbare Beschallungsprozess an ideal Resultater.
Well d’Extraktiounstemperatur jee no Planz a planzlecher Verbindung ënnerschiddlech ka sinn, ass d’Temperatur e wichtege Faktor, deen bei der Optiméierung vum Ultraschallprozess net vernoléissegt soll ginn. Zum Beispill gouf festgestallt, datt 80°C ideal waren, fir déi maximal Ausbeut u Flavonoiden aus Sophora flavescens z’erreechen, wärend déi bescht Resultater fir d’Extraktioun vun Arabinoxylan aus Weessekleie bei 50°C erreecht goufen.

Benotzt all Zort vu Léisungsmëttel fir d’Ultraschallextraktioun

Verschidde planzlech Verbindungen hu verschidde Polaritéiten, déi hir Léislëchkeet a verschiddene Léisungsmëttel beaflossen. Zum Beispill si Saponinnen a Polysaccharide méi polar a weisen dofir eng gutt Léislëchkeet am Waasser, well Waasser staark polar ass. Phenolesch Verbindunge wéi Anthocyaninnen a Chlorogensäier sinn dogéint zimmlech onpolar a léisen sech dofir besser an engem manner polare Léisungsmëttel wéi Ethanol op. Dofir soll d’Léisungsmëttel entspriechend der Léislëchkeet vun den Zilverbindungen ausgewielt ginn, fir eng héich Extraktiounseffizienz z’erreechen. Zum Beispill ass Waasser e gutt Léisungsmëttel fir d’Extraktioun vu polare Verbindunge wéi Psilocybin aus Champignonen, souwéi vun Oligosacchariden, Glykosiden a Flavonoiden; eng Ethanol-Waasser-Mëschung mat enger Ethanolkonzentratioun vu 60% (v/v) ass dogéint fir d’ultraschallënnerstëtzt Extraktioun vun z. B. Apigenin-, Baicalin- a Luteolinverbindunge gëeegent.
Liest méi iwwer Léisungsmëttel, d’Polaritéit vu Léisungsmëttel an déi am beschte gëeegent Léisungsmëttel fir d’Ultraschallextraktioun!

Waasser als Extraktiounsléisungsmëttel

Waasser ass dat polaartst Léisungsmëttel an ass fir d’Extraktioun vun enger breeder Palett vu polare Verbindunge gëeegent. Zu senge wichtegste Virdeeler gehéiert d’Fäegkeet, eng breet Palett vu Substanzen opzeléisen. Ausserdeem ass et bëlleg, net gëfteg, sécher an net entflammbar. Zu sengen Nodeeler gehéiert déi staark Selektivitéit fir polar Verbindunge wéinst senger héijer Polaritéit. Wéinst sengem héije Kachpunkt vun 100°C erfuerdert d’Konzentréiere vum Extrakt (z. B. duerch Destillatioun oder Rotatiounsverdampfung) eng grouss Quantitéit un Energie. Ausserdeem ass Waasser ufälleg fir de Wuesstem vu Bakterien a Schimmelpilzen.

Ultraschallfrequenz

D’Ultraschallfrequenz ëm 20kHz huet sech als déi leeschtungsstäerkst an effizientst fir d’Extraktioun vu planzleche Verbindungen etabléiert. Si beaflosst d’Effizienz vun der ultraschallënnerstëtzter Extraktioun bei der Gewënnung vu medezinesche Verbindungen aus Planzen. Am Allgemengen erzeugt déi niddreg Ultraschallfrequenz (d. h. bei ongeféier 20kHz) eng méi intensiv Kavitation (sonomechanesch Effekter), wat zu enger méi héijer Wierksamkeet vum Extraktiounsverfare féiert.

D’Planzematerial

Planzematerialie kënne sech staark an der Struktur an der Steifegkeet vun hiren Zellen ënnerscheeden. Jee no der Zesummesetzung vun den Zellwänn, déi Zellulos, Hemizellulosen, Lignin, pektesch Polysacchariden, Proteinnen, phenolesch an net-zellulosesch Verbindungen a Waasser enthale kënnen, kënnen d’Zellwänn entweder fest oder mëll sinn. Verschidde Planzenzorten a Planzendeeler enthalen ënnerschiddlech Aarten a Quantitéite vun dësen Zellwandkomponenten. Dofir brauch all Planzenzort spezifesch Veraarbechtungsparameter fir optimal Extraktiounsresultater.
Well d’Intensitéit prezis agestallt ka ginn, kënnen d’Ultraschallextraktere vun Hielscher mëll an haart Zellwänn zouverlässeg opbriechen. Mëll Zellwänn kënnen eng manner intensiv Ultraschallbehandlung brauchen, wärend fest Zellstrukture vun enger méi intensiver Behandlung profitéieren.
D’Réimaterial fir d’Extraktioun aus Planze ka frësch recoltéiert (naass) oder gedréchent sinn. D’Ultraschallextraktioun eegent sech souwuel fir frësch/naass wéi och fir gedréchent Planzen. D’Partikelgréisst vun de feste Planzebestanddeeler ass e weidere wichtege Faktor: Eng grouss Uewerfläch (d. h. eng kleng Partikelgréisst) ass vu Virdeel, well se eng grouss Kontaktfläch fir d’Schéierkräfte vun der Ultraschallkavitatioun bitt, wat zu enger méi héijer Effizienz féiert. Dofir gëtt d’Planzematerial mazeréiert oder a kleng Stécker gemuelen (ongeféier 3–5mm).

Firwat ass d’Ultraschallextraktioun déi bescht Method?

Effizienz

• Méi héich Rendementer
• Séieren Extraktiounsprozess – bannent Minutten
• Héichwäerteg Extrakter – schounend, net-thermesch Extraktioun
• Ëmweltfrëndlech Léisungsmëttel (Waasser, Ethanol, Glycerin, planzlech Ueleger, NADES asw.)

Einfachheet

• Plug-and-play – Bannent Minutten opriichten a bedreiwen
• Héijen Duerchsaz – Fir d’Extraktproduktioun a groussem Moossstaf
• Chargëweis oder kontinuéierlechen Inline-Betrib
• Einfach Installatioun an Inbetribnam
• Portabel / Beweeglech – Portabel Apparater oder op Rieder montéiert
• Linear Skaléierung – En zousätzlechen Ultraschallsystem parallel asetzen, fir d’Kapazitéit ze erhéijen
• Iwwerwaachung a Steierung aus der Distanz – iwwer PC, Smartphone oder Tablet
• Keng Prozessiwwerwaachung néideg – Opriichten a lafe loossen
• Héich Leeschtung – Fir eng kontinuéierlech 24/7-Produktioun konzipéiert
• Robustheet a wéineg Ënnerhalt
• Héich Qualitéit – an Däitschland konzipéiert a gebaut
• Séier Befëllung an Entleeërung tëscht de Chargen
• Einfach ze botzen

Sécherheet

• Einfach a sécher ze bedreiwen
• Extraktioun ouni Léisungsmëttel oder mat Léisungsmëttel (Waasser, Ethanol, planzlech Ueleger, Glycerin asw.)
• Keng héich Drécker an Temperaturen
• ATEX-zertifizéiert explosiounsgeschützt Systemer disponibel
• Einfach ze steieren (och iwwer Fernsteierung)

Literatur / Referenzen

• Ping-ping Huang, Ri-fu Yang, Tai-qiu Qiu, Wei Zhang & Chun-mei Li (2010): Ultrasound-Enhanced Subcritical Water Extraction of Volatile Oil from Lithospermum erythrorhizon. Separation Science and Technology, 45:10, 1433-1439.
• Zabot, G. L., Viganó, J., & Silva, E. K. (2021): Low-Frequency Ultrasound Coupled with High-Pressure Technologies: Impact of Hybridized Techniques on the Recovery of Phytochemical Compounds. Molecules, 26(17), 2021. 5117.
• Li, Ying; Chemat, Farid (2019): Plant Based “Green Chemistry 2.0”: Moving from Evolutionary to Revolutionary. Springer Science 2019.
• 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.