D’Ultraschallbehandlung iwwertrëfft aner Extraktiounsmethoden a puncto Vitess
De séieren Oflaf vun der Ultraschallextraktioun an déi doraus resultéierend Zäiterspuernis bei der Produktioun vun Extrakter sinn ee vun de ville Virdeeler vun der Ultraschallextraktioun vu bioaktive Verbindungen aus Planzen. D’Ultraschallextraktioun gouf wëssenschaftlech mat alternativen Extraktiounstechnike wéi der Extraktioun mat superkriteschem CO2, der Mazeratioun, der Extraktioun ënner Hëtzt a Réckfloss, der Soxhlet-Extraktioun oder der Mikrowellenextraktioun verglach, an d’Fuerschungsresultater beleeën de wesentleche Virdeel vun der Ultraschallbehandlung wat d’Extraktiounsvitess an d’Ausbezuelung ugeet.
D’Ultraschallbehandlung als séiert Extraktiounsverfaren
D’Ultraschallextraktioun vu bioaktive Verbindungen ass fir hir héich Ausbezuelungen, héichwäerteg Extrakter, kuerz Extraktiounszäit, niddregen Energieverbrauch an d’Méiglechkeet bekannt, mat ganz mëlle Léisungsmëttelen ze schaffen. All dës Facteuren droen zu der aussergewéinlecher Gesamteffizienz vun der Ultraschallextraktioun vu bioaktive Bestanddeeler aus Planzematerial bäi.
Hei drënner fannt Dir eng Auswiel u wëssenschaftleche Fuerschungsberichter, an deenen d’Ultraschallextraktioun (och ultraschallënnerstëtzt Extraktioun / UAE) mat aneren Extraktiounstechnike wéi der Mazeratioun, der Soxhlet-Extraktioun, der Extraktioun ënner Hëtzt a Réckfloss, der Extraktioun mat superkriteschem CO2 an der Mikrowellenextraktioun verglach gouf.
Ultraschallapparat UP400St fir déi séier Extraktioun vu Planzematerial am Chargebetrib
| Extraktiounsapplikatioun | Extraktiounszäit mat Ultraschall | Extraktiounszäit mat der alternativer Method | Zousätzlech Informatiounen | Quell |
|---|---|---|---|---|
| Extraktioun vun Anthocyaninen aus Myrtebieren | 5 min | 15 min Mikrowellen |
Ultraschallapparat UP200S | Gonzalez et al., 2019 |
| Extraktioun aus Boldo-Blieder | 5–30 min | 15–90 min Mazeratioun |
Ultraschallapparat UIP1000hdT “Mir kënne gesinn, datt d’Ausbezuelung no 5 bis 30 min Ultraschallbehandlung där vun der konventioneller Mazeratioun no 15 bis 90 min entsprécht: UAE brauch een Drëttel vun der Zäit vun der konventioneller Mazeratioun, fir dat léislecht Material aus de Blieder ze extrahéieren.” |
Petigny et al., 2013 |
| Extraktioun vun de gesamte Phenolen a Flavonoiden aus Salbei | 11 min | 30 min konventionell Extraktioun mat engem Waasserbadschëttler bei 60ºC |
Ultraschallextrakteren UP100H, UP400S |
Dent et al., 2015 |
| Extraktioun vu Polyphenolen aus Oliveblieder | 21 min | 60min konventionell Extraktioun ënner Hëtzt a Réckfloss |
Ultraschallapparat UP400S | Dobrinčić et al., 2020 |
| Extraktioun vu bioaktive phenolesche Verbindungen aus Blieder vu Malva sylvestris | 49 min 48°C bei 110W |
5 h Extraktioun an engem beweegte Bett bei 150 rpm |
Ultraschallapparat UP200S D’HPLC-Analys huet gewisen, datt d’Konzentratioun vu bioaktive phenolesche Verbindungen ënner den optimale UAE Bedéngunge wesentlech geklommen ass (p≺0,05). |
Bimakr et al., 2017 |
| Extraktioun vu Lipiden aus Som vun der Wantermeloun (Benincasa hispida) | ∼36 min | Extraktioun mat superkriteschem Kuelendioxid a Kombinatioun mat der Drockwiesseltechnik (SCE-PST) (∼50 min), superkritescht CO2 (∼97 min) a konventionell Soxhlet-Extraktioun (∼360 min) | De Verglach tëscht superkriteschem Kuelendioxid (sCO2), ultraschallënnerstëtzter Extraktioun (UAE), Extraktioun mat superkriteschem Kuelendioxid a Kombinatioun mat der Drockwiesseltechnik (SCE-PST) a Soxhlet-Extraktioun weist, datt UAE déi effizientst a séierst Extraktiounstechnik ass. | Bimakr et al. (2015) |
De Verglach tëscht superkriteschem Kuelendioxid (sCO2), ultraschallënnerstëtzter Extraktioun (UAE), Extraktioun mat superkriteschem Kuelendioxid a Kombinatioun mat der Drockwiesseltechnik (SCE-PST) a Soxhlet-Extraktioun weist, datt UAE déi effizientst a séierst Extraktiounstechnik ass.
- Héich Extraktiounseffizienz
- Iwwerleeën Extraktiounsausbezuelungen
- Séiere Prozess
- Niddreg Temperaturen
- Gëeegent fir thermolabil Verbindungen ze extrahéieren
- Mat all Léisungsmëttel kompatibel
- Niddregen Energieverbrauch
- Ëmweltfrëndlech Extraktiounstechnik
- Einfach a sécher Bedéngung
- Niddreg Investitiouns- a Betribskäschten
- 24/7-Betrib ënner héijer Belaaschtung
Leeschtungsstaark Ultraschallextraktere fir déi séier Isolatioun vu Verbindungen
Déi modernst Ultraschallapparater vun Hielscher erméiglechen eng séier Extraktioun vun héichwäertege Biomoleküllen aus Planzen. Déi voll Kontroll iwwer d’Prozessparameter wéi d’Amplitud, d’Temperatur, den Drock an d’Energiezouféierung erméiglecht déi effizientst a mëllst Extraktiounsbedéngungen, ënner deenen onbeschiedegt, héich bioaktiv Extrakter produzéiert ginn. D’Parameter vun der Ultraschallextraktioun, wéi d’Partikelgréisst vum Réimaterial, d’Aart vum Léisungsmëttel, d’Verhältnis vu Feststoff zu Léisungsmëttel an d’Extraktiounszäit, kënne fir déi héchst Effizienz an déi bescht Gesamtresultater optiméiert ginn. Well d’Ultraschallextraktioun eng netthermesch Extraktiounsmethod ass, kann den thermeschen Ofbau vun de bioaktive Bestanddeeler verhënnert ginn, wat zu enger iwwerleeëner Extraktqualitéit féiert.
Insgesamt maachen d’Virdeeler wéi eng héich Ausbezuelung, eng kuerz Extraktiounszäit, eng niddreg Extraktiounstemperatur an de reduzéierte Bedarf u Léisungsmëttelen d’Ultraschallbehandlung zur bevorzugter Extraktiounsmethod.
D’Ultraschallbehandlung iwwertrëfft d’Mikrowellenextraktioun bei der Extraktioun vun Anthocyaninen aus Myrtebieren. D’Ultraschallbehandlung ass dräimol méi séier wéi d’Mikrowellenextraktioun.
De Verglach vun der Ultraschallextraktioun mat der konventioneller Extraktioun mat engem Waasserbadschëttler weist eng wesentlech méi kuerz Extraktiounszäit fir déi gesamt Phenolen a Flavonoiden aus Salbei, wann d’Ultraschallextraktioun agesat gëtt. D’Ultraschallextraktioun brauch nëmmen een Drëttel vun der Extraktiounszäit mat engem Waasserbadschëttler.
Ultraschallextraktioun: Am Labo an an der Industrie etabléiert
D’Ultraschallextraktioun gëtt breet agesat, fir all Zort vu bioaktive Verbindungen aus Planzematerial, Pilzen, Algen, Bakterien a Mamendéierenzellen ze extrahéieren. D’Ultraschallextraktioun huet sech als einfacht, käschtegënschtegt an héicheffizient Verfaren etabléiert, dat aner traditionell Extraktiounstechniken duerch méi héich Extraktiounsausbezuelungen an eng méi kuerz Veraarbechtungsdauer iwwertrëfft.
Well Ultraschallsystemer fir de Labo, fir de Labordësch an och fir de vollindustriellen Asaz liicht disponibel sinn, ass d’Ultraschallextraktioun haut eng gutt etabléiert a vertrauenswierdeg Technologie. Ultraschallextraktere vun Hielscher si weltwäit an industrielle Veraarbechtungsanlagen installéiert, fir bioaktiv Verbindungen a Liewensmëttel- a Pharmaqualitéit ze produzéieren.
D’Tabell hei drënner gëtt Iech en Unhaltspunkt fir déi ongeféier Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschallapparater:
| Chargevolumen | Duerchfloss | Recommandéiert Apparater |
|---|---|---|
| 1 bis 500mL | 10 bis 200mL/min | UP100H |
| 10 bis 2000mL | 20 bis 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 bis 20L | 0,2 bis 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100L | 2 bis 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 bis 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | méi héich | Verbund vu UIP16000 |
Kontaktéiert eis! / Stellt eis Är Froen!
Hielscher Ultrasonics produzéiert leeschtungsstaark Ultraschallhomogenisateure fir Mëschapplikatiounen, Dispersioun, Emulgéierung an Extraktioun am Labo-, Pilot- an Industriemoossstaf.
Literatur / Referenzen
- Bimakr, Mandana; Ganjloo, Ali; Zarringhalami, Soheila; Ansarian, Elham (2017): Ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from Malva sylvestris leaves and its comparison with agitated bed extraction technique. Food Science and Biotechnology 26(6); 2017.
- 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.
- Bimakr, Mandana; Abdul Rahman, Russly; Ganjloo, Ali; Taip, Farah; Mohd Adzahan, Noranizan; Sarker, Md Zaidul (2016): Characterization of Valuable Compounds from Winter Melon (Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.) Seeds Using Supercritical Carbon Dioxide Extraction Combined with Pressure Swing Technique. Food and Bioprocess Technology 9, 2016. 396-406.
- Bimakr, Mandana, Russly Abdul Rahman, Farah Saleena Taip, Noranizan Mohd Adzahan, Md. Zaidul Islam Sarker, Ali Ganjloo (2012): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Crude Oil from Winter Melon (Benincasa hispida) Seed Using Response Surface Methodology and Evaluation of Its Antioxidant Activity, Total Phenolic Content and Fatty Acid Composition. Molecules 17, No. 10, 2012 11748-11762.
- González de Peredo; Ana V., Vázquez-Espinosa, Mercedes; Espada-Bellido, Estrella; Ferreiro-González, Marta; Amores-Arrocha, Antonio; Palma, Miguel; Barbero, Gerardo; Jiménez-Cantizano, Ana (2019): Alternative Ultrasound-Assisted Method for the Extraction of the Bioactive Compounds Present in Myrtle (Myrtus communis L.). Molecules. 2019 Mar 2;24(5):882.
- Dent, Maja; Verica, Dragović-Uzelac; Garofulić, Ivona; Bosiljkov, Tomislav; Ježek, Damir; Brncic, Mladen (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chemical and Biochemical Engineering Quarterly 29 (3), 2015.
- Dobrinčić, Ana; Maja Repajić, Ivona E. Garofulić, Lucija Tuđen, Verica Dragović-Uzelac; Branka Levaj (2020): Comparison of Different Extraction Methods for the Recovery of Olive Leaves Polyphenols. Processes 8, no. 9, 2020.
Wëssenswäertes
Funktiounsprinzip vun der Ultraschallextraktioun
D’Ultraschallextraktioun ass eng breet agesate Method, fir bioaktiv Komponenten aus Planzematerial ze isoléieren an ofzetrennen. Well d’Ultraschallbehandlung mat all Zort vu Léisungsmëttel kompatibel ass, kann d’Ultraschallextraktiounsverfaren optimal op déi bioaktiv Verbindungen (d. h. déi geziilt Verbindungen), hir Polaritéit, Léislechkeet, Hëtztempfindlechkeet an aner Facteuren ofgestëmmt ginn. Wann den Ultraschallprozess spezifesch un eng bestëmmte Verbindung oder u verschidde Verbindungen ugepasst gëtt, kann déi idealst Konfiguratioun gewielt ginn, fir en Extrakt vun aussergewéinlech héijer Qualitéit ze kréien.
Ultraschallwellen, déi an eng Flëssegkeet oder eng Suspension agekoppelt ginn, erzeuge staark Schwéngungen an akustesch Kavitatioun. Akustesch Kavitatioun, och Ultraschallkavitatioun genannt, ass duerch lokal optriedend, extrem héich Drockënnerscheeder, Schéierkräften a Flëssegkeetsstrale charakteriséiert. Dës Kräfte briechen Zellwänn op, schléissen Planzenzellen op a verstäerken de Stofftransport tëscht dem Zellbannenzegen an dem Léisungsmëttel. Doduerch gi bioaktiv Bestanddeeler effizient an dat ëmginnend Léisungsmëttel fräigesat, aus deem d’Zilmoleküllen einfach isoléiert a gereinegt kënne ginn (z. B. duerch Rotatiounsverdampfung, Waasserdampfdestillatioun oder HPLC).
Ultraschallextraktioun aus Planzenzellen: De mikroskopesche Querschnëtt (TS) weist de Wierkungsmechanismus wärend der Ultraschallextraktioun aus Zellen (Vergréisserung 2000x)
[Quell: Vilkhu et al. 2011]
Hielscher Ultrasonics produzéiert leeschtungsstaark Ultraschallhomogenisateuren a Gréisste vum Labo bis zur Industriegréisst.