Glicerīns kā šķīdinātājs ultraskaņas ekstrakcijā
Glicerīnu jeb glicerolu augu ekstrakcijai var izmantot tīrā veidā (100%) vai maisījumā ar ūdeni vai etanolu. Uzziniet par priekšrocībām, ko sniedz glicerīna izmantošana par ekstrakcijas šķīdinātāju procesos ar ultraskaņas apstrādi.
Augu ekstrakcija glicerīnā, izmantojot apstrādi ar ultraskaņu
Augu ekstrakcija ir fundamentāls process analītiskajā ķīmijā, bioķīmijā un dabas produktu pētniecībā, kura mērķis ir izolēt noteiktus komponentus no sarežģītiem maisījumiem. Tradicionālās ekstrakcijas metodes, piemēram, macerācija vai Soksleta ekstrakcija, bieži prasa ilgu apstrādes laiku un organisko šķīdinātāju izmantošanu, kas var radīt riskus videi un veselībai. Pēdējā desmitgadē ultraskaņas ekstrakcija ir aizstājusi tradicionālās ekstrakcijas metodes, piemēram, macerāciju, Soksleta ekstrakciju un ekstrakciju ar šķīdinātāju, jo apstrāde ar ultraskaņu ir efektīvāka, ātrāka, iedarbīgāka un videi draudzīgāka. Papildus šīm ultraskaņas ekstrakcijas priekšrocībām šī metode ļauj izmantot šķīdinātāju pēc izvēles. Ultraskaņas ekstraktoros par šķīdinātāju var izmantot pat tīru augu izcelsmes glicerīnu.
UP400ST ultraskaņas homogenizators augu ekstrakcijai, izmantojot glicerīnu kā šķīdinātāju.
Kā darbojas zondes tipa ultraskaņas ierīces ekstrakcijai?
Augu ekstrakcijai izmantotās ultraskaņas ierīces izmanto intensīvas ultraskaņas jaudu. Ar ultraskaņas zondi šķīdinātājā tiek ievadīta augstas intensitātes ultraskaņa, radot daudzus kavitācijas burbuļus. Mikroskopisko kavitācijas burbuļu straujā veidošanās un sabrukšana rada bīdes spēkus un intensīvu maisīšanos, kā arī lokāli augstu temperatūru un spiedienu. Šie sonomehāniskie spēki efektīvi sagrauj šūnu sieniņas un veicina intracelulāro savienojumu izdalīšanos. Šī ar ultraskaņu intensificētā ekstrakcijas metode piedāvā vairākas priekšrocības, tostarp īsāku ekstrakcijas laiku, lielāku iznākumu un iespēju apstrādāt termolabilas vielas bez būtiskas noārdīšanās.
Augu izcelsmes glicerīns kā ekstrakcijas šķīdinātājs
Augu izcelsmes glicerīns ir bezkrāsains, viskozs šķidrums bez smaržas, ko iegūst no augu eļļām un kas ir plaši pazīstams ar savām šķīdinātāja īpašībām. Tas nav toksisks, bioloģiski noārdās un lieliski šķīdina plašu organisko savienojumu klāstu. Kā šķīdinātājam augu izcelsmes glicerīnam ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajiem organiskajiem šķīdinātājiem:
- Drošība un ietekme uz vidi: Glicerīns nav toksisks un ir videi nekaitīgs, tāpēc tas ir vēlama izvēle zaļās ķīmijas lietojumos.
- Pārtikas un farmaceitiskā kvalitāte: Augu izcelsmes glicerīns ir pieejams pārtikas un farmaceitiskās kvalitātes kategorijās. Tā kā glicerīns nesatur spirtu, ir ēdams un tam ir salda garša, tas ir iecienīts šķīdinātājs ekstraktiem, kas paredzēti pārtikai un farmaceitiskajiem produktiem. Kosmētikā glicerīns ir augstu vērtēts šķīdinātājs tā ādu mīkstinošo īpašību dēļ.
- Šķīdināšanas spēja: Tas spēj šķīdināt gan hidrofilas, gan hidrofobas vielas, paplašinot ekstrahējamo savienojumu klāstu.
- Stabilitāte: Glicerīns ir ķīmiski stabils, kas palīdz saglabāt jutīgu savienojumu integritāti ekstrakcijas laikā.
Ultraskaņas apstrādes ierīce UIP1000hdT augu ekstrakcijai.
Protokols: bioaktīvo savienojumu ultraskaņas ekstrakcija no augu lapām glicerīnā
Šajā protokolā mēs soli pa solim iepazīstinām ar bioaktīvo savienojumu ultraskaņas ekstrakciju no augu lapām tīrā glicerīnā. Varat noskatīties iepriekš redzamo papildinošo video, lai gūtu vizuālu priekšstatu par ultraskaņas ekstrakcijas procesu.
Jums nepieciešams:
- svaigi vai kaltēti augi
- 100% augu izcelsmes glicerīns
- zondes tipa ultraskaņas apstrādes ierīce, piemēram, UP400St ar sonotrodi S24d22L2D
- stikla vārglāze
- tumša stikla pudele uzglabāšanai
Soli pa solim sniegti norādījumi
- Sasmalciniet augu lapas nelielos gabaliņos (aptuveni 5x5mm).
- Ievietojiet augu lapas stikla vārglāzē.
- Pievienojiet glicerīnu. Varat ļaut augiem dažas minūtes mirkt.
- Ievietojiet ultraskaņas apstrādes ierīces zondi vārglāzē. Novietojiet zondi vārglāzes centrā un pārliecinieties, ka sonotrode nepieskaras trauka sieniņām.
- Iestatiet amplitūdu uz 100% un sāciet apstrādi ar ultraskaņu.
- Uzraugiet temperatūru ar temperatūras sensoru, kas iekļauts UP400St komplektācijā.
- Kad temperatūra pārsniedz robežu, kuru nevēlaties pārsniegt, varat apturēt ultraskaņas ierīci, lai ļautu glicerīna suspensijai atdzist. UP400St izvēlnē varat iestatīt temperatūras ierobežojumu. Papildus varat ievietot stikla vārglāzi ledus vannā.
- Apstrādājiet ar ultraskaņu, līdz sasniegts kopējais ievadītās enerģijas daudzums aptuveni 200–250 Ws/g. (Vēlamo ievadītās enerģijas daudzumu varat iestatīt UP400ST un visu digitālo Hielscher ultraskaņas ierīču izvēlnē.)
- Pēc apstrādes ar ultraskaņu atdaliet izlietoto augu materiālu no glicerīna filtrējot. Varat izmantot sietiņu, filtrpapīru vai marli. Lai atvieglotu viskozā glicerīna filtrēšanu, izmantojiet vakuumfiltrēšanu.
Problēmu novēršana un padomi:
Jo aukstāks ir glicerīns, jo augstāka ir tā viskozitāte. Ļoti viskoziem šķidrumiem nepieciešama jaudīgāka ultraskaņas ierīce. Ultraskaņas ierīce UP400St ar 400 vatu jaudu bez grūtībām apstrādā 100% glicerīnu istabas temperatūrā. Ja izmantojat ultraskaņas ierīci ar mazāku jaudu, varat izmantot glicerīna un ūdens maisījumu (piemēram, 50:50 %v/v).
Ja glicerīns ir auksts, ļoti viskozu šķīdinātāju apstrādei ideāli piemērota ir rūpnieciska ultraskaņas ierīce, piemēram, ultraskaņas procesors UIP1000hdT ar 1000 vatu jaudu.
Protokols: fitoķīmisko savienojumu ekstrakcija no genciānas saknes
Glicerīna un ūdens maisījumu praktisku pielietojumu augu ekstrakcijā ar ultraskaņu demonstrē fitoķīmisko savienojumu, piemēram, amarogentīna, izdalīšana no genciānas saknes 50% glicerīnā, izmantojot Hielscher UP200Ht ultraskaņas ierīci. Genciānas sakne satur rūgtās garšas savienojumus, kas ir nozīmīgi pārtikas un dzērienu rūpniecībā, kā arī tradicionālajā medicīnā.
Amarogentīna rūgtuma skaitlis ir 58 000 000, un tā koncentrācija genciānas saknē ir 0,15%. Genciānas rūgtumam raksturīga tīra garša. Genciānas saknes rūgtvielas to augstās iedarbības dēļ tiek novērtētas kā spēcīgi garšas savienojumi.
Soli pa solim sniegti norādījumi genciānas saknes ekstrakcijai ar ultraskaņu, izmantojot glicerīnu kā šķīdinātāju
Glicerīna un ūdens maisījuma izmantošana apvienojumā ar augstas veiktspējas ultraskaņas ierīci UP200Ht nodrošina augstu ekstrahēto fitoķīmisko savienojumu iznākumu. Glicerīna nodrošinātie saudzīgie apstākļi ļauj jutīgajiem savienojumiem saglabāt stabilitāti visā procesa laikā.
Glicerīns un tā maisījumi ar ūdeni vai etanolu piedāvā daudzpusīgas šķīdinātāju izvēles iespējas augu ekstrakcijai ar ultraskaņu. Neraugoties uz glicerīna augstās viskozitātes radītajām grūtībām, modernas ultraskaņas apstrādes iekārtas, piemēram, Hielscher UP200Ht, spēj efektīvi apstrādāt šos šķīdinātājus, nodrošinot vērtīgo fitoķīmisko savienojumu efektīvu ekstrakciju. Iespēja pielāgot šķīdinātāja sastāvu un izmantot ultraskaņas viļņu jaudu padara ekstrakciju ar ultraskaņas palīdzību par iedarbīgu metodi bioaktīvo savienojumu izdalīšanai no augu materiāliem.
Ekstrakcija glicerīnā ar ultraskaņas palīdzību
Zondes tipa ultraskaņas apstrādes iekārtu izmantošana kopā ar augu izcelsmes glicerīnu kā šķīdinātāju nodrošina iedarbīgu ekstrakcijas metodi. Ultraskaņas apstrādes mehāniskā iedarbība pastiprina masas pārnesi, uzlabojot glicerīna efektivitāti mērķa savienojumu šķīdināšanā. Šī kombinācija ir īpaši efektīva bioaktīvo savienojumu, piemēram, polifenolu, alkaloīdu un ēterisko eļļu, ekstrakcijai no augu materiāliem.
Augu materiālu ultraskaņas ekstrakcijas glicerīnā pielietojumi
Šai ekstrakcijas metodei ir daudzsološi pielietojumi dažādās jomās:
- Farmācija: Aktīvo farmaceitisko vielu izolēšana no ārstniecības augiem.
- Pārtikas rūpniecība: Dabisko aromatizētāju, krāsvielu un antioksidantu ekstrakcija.
- Kosmētika: Bioaktīvo savienojumu ražošana ādas kopšanas un skaistumkopšanas līdzekļiem.
- Dziļie eitektiskie šķīdinātāji Pateicoties zemajām izmaksām, plašajai pieejamībai, netoksiskumam, nedegamībai un negaistamībai, glicerīns un dziļie eitektiskie šķīdinātāji uz glicerīna bāzes ir ideāli piemēroti polifenolu ekstrakcijai ar ultraskaņu, piedāvājot ļoti ilgtspējīgu risinājumu.
- augsta efektivitāte
- vismodernākā tehnoloģija
- uzticamība un izturība
- regulējama, precīza procesa vadība
- apstrāde pa partijām un plūsmā
- jebkuram tilpumam
- inteliģenta programmatūra
- viedās funkcijas (piemēram, programmējamība, datu reģistrēšana, tālvadība)
- vienkārša un droša lietošana
- nelielas apkopes vajadzības
- CIP (tīrīšana uz vietas)
Projektēšana, ražošana un konsultācijas – Vācijā radīta kvalitāte
Hielscher ultraskaņas apstrādes iekārtas ir labi pazīstamas ar visaugstākajiem kvalitātes un projektēšanas standartiem. Izturība un vienkārša lietošana ļauj mūsu ultraskaņas apstrādes iekārtas netraucēti integrēt rūpnieciskajās ražotnēs. Hielscher ultraskaņas apstrādes iekārtas viegli darbojas skarbos apstākļos un prasīgā vidē.
Hielscher Ultrasonics ir ISO sertificēts uzņēmums, kas īpašu uzmanību pievērš augstas veiktspējas ultraskaņas apstrādes iekārtām ar vismodernāko tehnoloģiju un ērtu lietošanu. Protams, Hielscher ultraskaņas apstrādes iekārtas atbilst CE, kā arī UL, CSA un RoHs prasībām.
Tālāk redzamā tabula sniedz priekšstatu par mūsu ultraskaņas apstrādes iekārtu aptuveno apstrādes jaudu:
| Partijas tilpums | Plūsmas ātrums | Ieteicamās iekārtas |
|---|---|---|
| 0,5 līdz 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 līdz 500mL | 10 līdz 200mL/min | UP100H |
| 10 līdz 2000mL | 20 līdz 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 līdz 20L | 0,2 līdz 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 līdz 100L | 2 līdz 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 līdz 150L | 3 līdz 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 līdz 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | lielāks | iekārtu grupa UIP16000 |
Sazinieties ar mums! / Jautājiet mums!
Ultraskaņas apstrādes iekārta MSR-4 ar 4x 4kW ultraskaņas zondēm (kopējā ultraskaņas jauda 16kW) bioaktīvo savienojumu rūpnieciskai ekstrakcijai.
Literatūra / Atsauces
- Sumbal Jamshaid, Dildar Ahmed (2022): Optimization of ultrasound-assisted extraction of valuable compounds from fruit of Melia azedarach with glycerol-choline chloride deep eutectic solvent. Sustainable Chemistry and Pharmacy, Volume 29, 2022.
- Jamshaid, S., Ahmed, D. & Aydar, A. Y. (2022): Ultrasound-assisted extraction optimization of polyphenols, flavonoids, and antioxidant compounds from fruit of Melia azedarach using a glycerol-based green deep eutectic solvent. Journal of Food Processing and Preservation, 46, e16657.
- Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 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.
Noderīgi fakti par glicerīnu
Kas ir glicerīns? Glicerīns, kas pazīstams arī kā glicerols, ir trīsvērtīgs spirts ar augstu šķīdību ūdenī un higroskopiskumu. Tas padara to par daudzpusīgu šķīdinātāju dažādiem pielietojumiem. Augu izcelsmes glicerīna viskozitāte 20ºC temperatūrā ir aptuveni 1400 centipuāzu. Glicerīns ir netoksisks, bioloģiski noārdāms un pārstrādājams. To ražo no atjaunojamiem avotiem, tāpēc tas ir videi draudzīgs šķīdinātājs. Tā kā glicerīns ir lēts un plaši pieejams, to plaši izmanto dažādās nozarēs. Nedegamība un negaistamība padara glicerīnu drošu lietošanā un uzglabāšanā.
Glicerīns šķīst ūdenī, etanolā un metanolā, kas paplašina tā izmantošanas iespējas kā šķīdinātājam dažādos ķīmiskajos procesos.
Kādiem pielietojumiem glicerīnu izmanto kā šķīdinātāju?
Glicerīnu novērtē tā daudzveidīgo pielietojumu dēļ gan pārtikas, gan kosmētikas rūpniecībā. Izmantošana par šķīdinātāju ir viena no tā priekšrocībām, pateicoties tā ķīmiskajām īpašībām un lielajai daudzpusībai kā šķīdinātājam.
Kosmētikā un medicīnā: Kosmētikā un medicīnā glicerīnu parasti izmanto kā mīkstinošu vielu krēmu un gelu sastāvos. Tas darbojas kā šķīdinātājs daudzām slikti šķīstošām vielām, uzlabojot to biopieejamību. Glicerīna efektivitāti šajos pielietojumos nosaka tā ķīmiskā būtība – tas ir trīsvērtīgs spirts, kas nodrošina augstu šķīdību ūdenī un higroskopiskumu.
Pārtikā un dzērienos: Glicerīns pārtikas un dzērienu rūpniecībā pilda vairākas funkcijas. Tas darbojas kā mitrumuzturētājs, šķīdinātājs un saldinātājs, veicinot pārtikas produktu saglabāšanu. To izmanto arī kā pildvielu rūpnieciski ražotos pārtikas produktos ar zemu tauku saturu, piemēram, cepumos, un kā biezinātāju liķieros.
Poliola īpašības: Glicerīns, kas ir poliols (cukurspirts), ir pazīstams kā netoksiska, bioloģiski noārdāma un pārstrādājama viela. To ražo no atjaunojamiem avotiem, un trīsvērtīgā spirta struktūras dēļ tas darbojas kā polārs protisks šķīdinātājs. Tādēļ tas ir ļoti hidrofils un šķīst ūdenī, etanolā un metanolā.
Līdzšķīdinātājs ekstrakcijai ar ūdeni: Glicerīns ir efektīvs līdzšķīdinātājs ekstrakcijas procesos ar ūdeni, un tas ir īpaši pazīstams ar savu efektivitāti polifenolu ekstraktu iegūšanā.
Kāda ir glicerīna loma ultraskaņas ekstrakcijā?
Glicerīns, kas pazīstams arī kā glicerols, ir bezkrāsains, bez smaržas, viskozs šķidrums, ko plaši izmanto kā šķīdinātāju augu ekstrakcijā. Tā unikālās īpašības padara to īpaši piemērotu jutīgu fitoķīmisko savienojumu ekstrakcijai, kuri skarbākos apstākļos varētu noārdīties. Glicerīna spēja saglabāt bioaktīvo savienojumu integritāti apvienojumā ar tā netoksiskumu un bioloģisko noārdāmību padara to par pievilcīgu šķīdinātāju farmācijas, kosmētikas un pārtikas rūpniecībā. Lai gan tīru glicerīnu bieži izmanto kā ekstrakcijas šķīdinātāju, to arī sajauc ar ūdeni vai etanolu dažādās attiecībās.
Glicerīna un ūdens maisījumi: Glicerīna sajaukšana ar ūdeni samazina šķīduma viskozitāti, uzlabojot kavitācijas efektivitāti ultraskaņas ekstrakcijas laikā. Tipisks maisījums varētu sastāvēt no 50% glicerīna un 50% ūdens, līdzsvarojot viskozitāti un šķīdinātāja efektivitāti. Šī kombinācija ir īpaši efektīva tādu savienojumu kā rūgtvielu ekstrakcijai no genciānas saknes, kā parādīts procesos, kuros izmanto apstrādi ar ultraskaņu.
Glicerīna un etanola maisījumi: Pievienojot glicerīnam etanolu, iegūst šķīdinātāju maisījumu ar zemāku viskozitāti un uzlabotām šķīdināšanas īpašībām. Etanols, kas ir labs šķīdinātājs daudziem fitoķīmiskajiem savienojumiem, palīdz efektīvāk ekstrahēt savienojumus, savukārt glicerīna komponents nodrošina galīgā ekstrakta stabilitāti un biosaderību.
Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus, sākot no laboratorijas līdz rūpnieciska mēroga iekārtām.