Diepe eutectische oplosmiddelen voor zeer efficiënte extractie

Diepe eutectische oplosmiddelen (DES's) en natuurlijke diepe eutectische oplosmiddelen (NADES) bieden op veel niveaus voordelen als extractiemiddel en zijn daarmee een veelbelovend alternatief voor conventionele organische oplosmiddelen. Diepe eutectische oplosmiddelen werken uitstekend in combinatie met ultrasone extractie en geven een hoge opbrengst aan extracten van topkwaliteit. Lees meer over ultrasone extractie met natuurlijke diep-eutectische oplosmiddelen.

Hoe verbetert ultrasoonbehandeling de extractie met diepe eutectische oplosmiddelen?

Ultrasone sonde-extractie met 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 fenolverbindingen en andere fytochemicaliën uit natuurlijke bronnen. Diepe eutectische oplosmiddelen staan bekend om hun hoge extractie-efficiëntie, die zelfs nog verbeterd kan worden met ultrasoon gestuurde extractie. Omdat ze niet giftig zijn, zijn ze een geweldige optie als oplosmiddel voor farmaceutische producten en voedingsmiddelen. Dit maakt ultrasone extractie met diepe eutectische oplosmiddelen tot een groene en duurzame methode voor het terugwinnen van bioactieve verbindingen. Van het synergetische gebruik van ultrasoon met diepe eutectische oplosmiddelen is wetenschappelijk bewezen dat het resulteert in een hogere opbrengst van verschillende 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 carbonzuren 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 zoals suikers, aminozuren, carbonzuren (bv. benzoëzuur, citroenzuur, barnsteenzuur) of aminen (bv. ureum, benzamide) gebruikt. Het chemische interactiepotentieel van waterstofbrugdonoren is de belangrijkste factor die bijdraagt aan 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 diepe eutectische oplosmiddelen aanzienlijk lager dan dat van de afzonderlijke componenten. In tegenstelling tot conventionele oplosmiddelen (bijv. ethanol, methanol, hexaan, butaan enz.) zijn diep eutectische oplosmiddelen niet vluchtig, wat betekent dat ze een zeer lage dampdruk hebben en daardoor nauwelijks ontvlambaar zijn. De toxiciteit van diepe eutectische oplosmiddelen is laag, ze zijn goed biologisch afbreekbaar en de benodigde precursoren zijn goedkoop, gemakkelijk en in overvloed 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 hebben 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.

De tabel hieronder toont enkele voorbeeldsamenstellingen van natuurlijke diepe eutectische oplosmiddelen (NADES) voor de extractie van fytochemicaliën:

Hoe werkt ultrasone extractie met diepe eutectische oplosmiddelen?

Ultrasone extractie is gebaseerd op de sonomechanische effecten van ultrageluid met een hoge intensiteit en lage frequentie. Om de extractie van botanische verbindingen (d.w.z. bioactieve stoffen) via ultrasone trillingen te bevorderen en te intensiveren, worden ultrageluidsgolven met een hoog vermogen via een ultrasone sonde (ook wel 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 ultrasone golven verplaatsen zich door de vloeistof en creëren afwisselend lagedruk-/ hogedrukcycli. Tijdens lagedrukcycli ontstaan minuscule vacuümbelletjes (zogenaamde cavitatiebelletjes) die gedurende meerdere drukcycli groeien. Tijdens die cycli van bellengroei dringen de opgeloste gassen in de vloeistof de vacuümbubbel binnen, zodat de vacuümbubbel verandert in groeiende gasbellen. Na een aantal cycli te zijn gegroeid, bereiken de vacuümbellen een bepaalde grootte waarop ze geen energie meer kunnen absorberen, zodat ze tijdens een hogedrukcyclus heftig imploderen. De imploderende bellen worden gekenmerkt door intense cavitatiekrachten, waaronder een zeer hoge temperatuur en druk die respectievelijk 4000 K en 1000 atm kunnen bereiken, evenals overeenkomstige hoge temperatuur- en drukverschillen. Deze ultrasoon gegenereerde turbulenties en schuifkrachten breken plantencellen en laten de intracellulaire bioactieve stoffen vrij in het (natuurlijke) diepe eutectische oplosmiddel. Ultrasone extractie opent de celstructuur van plantaardige stoffen en intensiveert de massaoverdracht tussen plantaardig materiaal en oplosmiddel. Sonificatie bevordert daardoor de werkzaamheid van natuurlijke diep eutectische oplosmiddelen. Ultrasone extractie met (natuurlijke) diep eutectische oplosmiddelen resulteert in uitzonderlijk hoge opbrengsten binnen een zeer korte verwerkingstijd.

Krachtige ultrasone golven verstoren de celstructuur van plantaardige stoffen, maken de bioactieve bestanddelen vrij en bevorderen de massaoverdracht tussen het plantaardige materiaal en het oplosmiddel (bijv. diepe eutectische oplosmiddelen).

De combinatie van ultrasone extractie met (natuurlijke) diep eutectische oplosmiddelen biedt u de mogelijkheid om het procesversterkende vermogen van ultrageluid te combineren met de opmerkelijke oplossende effecten en uitstekende ontwerpmogelijkheden van diep eutectische oplosmiddelen. Dankzij de superieure efficiëntie van ultrasone extractie, ultrasone apparaten worden ook met succes gebruikt voor waterextractie.
Neem nu contact met ons op voor meer informatie over de krachtige ultrasone extractietoepassing met 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 extracten van hoge kwaliteit uit verschillende botanische en andere oplosmiddelen vergemakkelijkt en versnelt. Ultrasone extractie is zeer compatibel met (natuurlijke) diep eutectische oplosmiddelen, die gunstig zijn vanwege hun uitstekende oplossend vermogen, geschiktheid voor het extract, duurzaamheid, biologische afbreekbaarheid en milieuvriendelijkheid. De combinatie van de procesintensivering van ultrageluid met de voordelen van (natuurlijke) diep eutectische oplosmiddelen geeft deze procestechnologie superioriteit op vele niveaus. Het portfolio van Hielscher Ultrasonics omvat het volledige bereik van compacte ultrasone apparaten voor laboratoria tot industriële extractiesystemen. Uiteraard zijn ze allemaal geschikt voor extractie met diepe eutectische oplosmiddelen.
Ons ervaren personeel helpt u vanaf haalbaarheidstests en procesoptimalisatie tot de installatie van uw ultrasoon systeem op eindproductieniveau.

De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines: