Diepe eutectische oplosmiddelen (DES's) en natuurlijke diepe eutectische oplosmiddelen (NADES) bieden op vele niveaus voordelen als extractiemiddel en zijn daardoor een veelbelovend alternatief voor conventionele organische oplosmiddelen. Diepe eutectische oplosmiddelen werken uitstekend in combinatie met ultrasone extractie en geven hoge opbrengsten van extracten van topkwaliteit. Kom meer te weten over ultrasone extractie met natuurlijke diepe eutectische oplosmiddelen.

Hoe verbetert ultrasoonbehandeling de extractie met diepe eutectische oplosmiddelen?

Extractie met ultrasone sonde waarbij gebruik wordt gemaakt van diepe eutectische oplosmiddelen en natuurlijke diepe eutectische oplosmiddelen kan verschillende voordelen bieden voor de extractie van bioactieve verbindingen. Een van de belangrijkste voordelen is de verhoogde extractie-efficiëntie van fenolische verbindingen en andere fytochemische stoffen uit natuurlijke bronnen. Diepe eutectische oplosmiddelen staan bekend om hun hoge extractie-efficiëntie, die zelfs nog kan worden verbeterd door middel van ultrasone extractie. Omdat zij niet toxisch zijn, vormen zij een uitstekende optie voor oplosmiddelen in farmaceutische producten en levensmiddelen. Dit maakt ultrasone extractie met diepe eutectische oplosmiddelen tot een groene en duurzame methode voor de terugwinning van bioactieve verbindingen. Van het synergetisch gebruik van ultrasone extractie met diepe eutectische oplosmiddelen is wetenschappelijk bewezen dat het resulteert in hogere opbrengsten van diverse bioactieve verbindingen. In het algemeen biedt ultrasone sonde-extractie met diepe eutectische oplosmiddelen en natuurlijke diepe eutectische oplosmiddelen een efficiëntere en milieuvriendelijkere aanpak voor de extractie van bioactieve verbindingen.

Wat zijn diepe eutectische oplosmiddelen (DES)?

Diepe eutectische oplosmiddelen (DES's) zijn mengsels van ten minste één waterstofbrugacceptor (HBA) en één waterstofbrugdonor (HBD), waaronder carboxylzuren en andere hernieuwbare verbindingen. Volgens Cai et al. (2019) is "de sterke waterstofbruginteractie tussen HBA en HBD de belangrijkste factor voor de vorming van DES's." [Cai et al. 2019]
Als waterstofbrugdonoren worden vaak verbindingen gebruikt zoals suikers, aminozuren, carbonzuren (bv. benzoëzuur, citroenzuur, barnsteenzuur) of aminen (bv. ureum, benzamide). Het chemische interactiepotentieel van waterstofbrugdonoren is de belangrijkste factor voor de vorming en efficiëntie van diepe eutectische oplosmiddelen. Halidezouten zoals cholinechloride of zinkchloride kunnen ook worden gebruikt in combinatie met de waterstofbrugdonoren. Andere diepe eutectische oplosmiddelen op basis van cholinechloride worden gevormd met malonzuur, fenol of glycerine. Als gevolg van de sterke waterstofbruginteracties is het smeltpunt van diep eutectische oplosmiddelen aanzienlijk lager dan dat van de afzonderlijke componenten. In tegenstelling tot conventionele oplosmiddelen (bijvoorbeeld ethanol, methanol, hexaan, butaan enz.) zijn diep-eutectische oplosmiddelen niet vluchtig, hetgeen betekent dat zij een zeer lage dampspanning hebben en daardoor nauwelijks ontvlambaar zijn. De toxiciteit van diep-eutectische oplosmiddelen is laag, hun biologische afbreekbaarheid is hoog, en de benodigde precursoren zijn goedkoop, gemakkelijk en overvloedig beschikbaar en hernieuwbaar.
Natuurlijke diepe eutectische oplosmiddelen (NADES) zijn nog milieuvriendelijker omdat alle precursoren afkomstig zijn van natuurlijke bronnen. Diepe eutectische oplosmiddelen bieden ook een afstembare oplosbaarheid op basis van de chemie van het oplosmiddel en de soorten die worden gebruikt om diepe eutectische oplosmiddelen te maken. Sommige natuurlijke diepe eutectische oplosmiddelen vertonen een hoge viscositeit en zijn daarom niet erg geschikt voor batch-extractie. Natuurlijke diep-eutectische oplosmiddelen met een hogere viscositeit kunnen echter met succes worden toegepast als oplosmiddel bij ultrasone doorstroomextractie.

In de onderstaande tabel staan enkele voorbeeldsamenstellingen van natuurlijke diepe eutectische oplosmiddelen (NADES) voor de extractie van fytochemische stoffen:

Hoe werkt ultrasone extractie met diepe eutectische oplosmiddelen?

Ultrasone extractie is gebaseerd op de sonomechanische effecten van ultrasoon geluid met een hoge intensiteit en een lage frequentie. Om de extractie van botanische verbindingen (d.w.z. bioactieve stoffen) via ultrasone extractie te bevorderen en te intensiveren, worden ultrasone golven met een hoog vermogen via een ultrasone sonde (ook ultrasone hoorn of sonotrode genoemd) gekoppeld aan het vloeibare medium, d.w.z. de slurry bestaande uit de botanische grondstof en het (natuurlijke) diepe eutectische oplosmiddel. De ultrageluidsgolven reizen door de vloeistof en creëren afwisselend lagedruk-/hogedrukcycli. Tijdens de lagedrukcycli worden minuscule vacuümbelletjes (zogenaamde cavitatiebelletjes) gecreëerd, die gedurende verscheidene drukcycli groeien. Tijdens deze cycli van bellengroei dringen de opgeloste gassen in de vloeistof de vacuümbel binnen, zodat de vacuümbel verandert in groeiende gasbellen. Na verscheidene drukcycli te zijn gegroeid, bereiken de vacuümbellen een bepaalde grootte waarbij zij geen energie meer kunnen opnemen, zodat zij tijdens een hogedrukcyclus heftig imploderen. De belimplosie wordt gekenmerkt door intense cavitatiekrachten, met inbegrip van zeer hoge temperatuur en druk die respectievelijk tot 4000 K en 1000atm kunnen oplopen, alsook overeenkomstige hoge temperatuur- en drukverschillen. Deze ultrasonisch opgewekte turbulenties en afschuifkrachten breken plantencellen op en geven de intracellulaire bioactieve verbindingen vrij in het (natuurlijke) diepe eutectische oplosmiddel. Ultrasone extractie opent de celstructuur van botanische stoffen en intensiveert de massaoverdracht tussen plantmateriaal en oplosmiddel. Sonificatie bevordert daardoor de werkzaamheid van natuurlijke diepe eutectische oplosmiddelen. Ultrasone extractie met (natuurlijke) diepe eutectische oplosmiddelen resulteert in uitzonderlijk hoge opbrengsten binnen een zeer korte verwerkingstijd.

Krachtige ultrageluidsgolven verstoren de celstructuur van botanische stoffen, maken de bioactieve verbindingen vrij en bevorderen de massaoverdracht tussen het plantaardige materiaal en het oplosmiddel (bv. diepe eutectische oplosmiddelen).

De combinatie van ultrasone extractie met (natuurlijke) diep-eutectische oplosmiddelen biedt u de mogelijkheid om het procesintensiverende vermogen van ultrasoon geluid te combineren met de opmerkelijke solubiliserende effecten en de uitstekende ontwerpmogelijkheden van diep-eutectische oplosmiddelen. Door de superieure efficiëntie van ultrasone extractie, ultrasone toestellen worden ook met succes gebruikt voor waterwinning.
Neem nu contact met ons op voor meer informatie over de krachtige ultrasone extractietoepassing met behulp van diepe eutectische oplosmiddelen!

Ultrasone extractoren met hoge prestaties voor het gebruik van diepe eutectische oplosmiddelen

Ultrasone extractie is een betrouwbare verwerkingstechnologie, die de productie van hoogwaardige extracten uit diverse botanische en elk oplosmiddel vergemakkelijkt en versnelt. Ultrasone extractie is zeer compatibel met (natuurlijke) diepe eutectische oplosmiddelen, die gunstig zijn vanwege hun uitstekend oplossend vermogen, vormbaarheid voor het extract, duurzaamheid, biologische afbreekbaarheid en milieuvriendelijkheid. De combinatie van de procesintensivering van power ultrasound met de voordelen van (natuurlijke) diep eutectische oplosmiddelen geeft deze procestechnologie superioriteit op vele niveaus. Het portfolio van Hielscher Ultrasonics omvat het volledige scala van compacte lab ultrasoonapparaten tot industriële extractiesystemen. Uiteraard zijn ze allemaal geschikt voor de extractie met diepe eutectische oplosmiddelen.
Ons ervaren personeel zal u bijstaan vanaf de haalbaarheidstests en de procesoptimalisering tot de installatie van uw ultrasoon systeem op het uiteindelijke productieniveau.

Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators: