Glycerine als oplosmiddel voor ultrasone extractie
Glycerine of glycerol kan puur (100%) of als mengsel van glycerine en water of ethanol worden gebruikt voor botanische extractie. Lees meer over de voordelen van het gebruik van glycerine als extractiemiddel in sonicatieprocessen.
Plantenextractie in glycerine met Sonicatie
Botanische extractie is een fundamenteel proces in analytische chemie, biochemie en onderzoek naar natuurlijke producten, gericht op het isoleren van specifieke componenten uit complexe mengsels. Traditionele extractiemethoden, zoals maceratie of Soxhlet extractie, vereisen vaak lange verwerkingstijden en het gebruik van organische oplosmiddelen, die risico's voor het milieu en de gezondheid met zich mee kunnen brengen. In de afgelopen tien jaar heeft ultrasone extractie traditionele extractietechnieken zoals maceratie, Soxhlet en solventextractie vervangen, omdat sonicatie efficiënter, sneller, effectiever en milieuvriendelijker is. Naast deze voordelen van ultrasone extractie maakt deze techniek het mogelijk om een oplosmiddel naar keuze te gebruiken. Ultrasone extractors kunnen zelfs pure plantaardige glycerine als oplosmiddel gebruiken.
UP400ST ultrasone homogenisator voor kruidenextractie met glycerine als oplosmiddel.
Plantaardige glycerine is een ideaal extractiemiddel vanwege zijn niet-toxische, niet-irriterende eigenschappen en zijn vermogen om de stabiliteit en potentie van gevoelige bioactieve verbindingen te behouden. Zowel pure glycerine als mengsels van glycerine en water zijn nuttige oplosmiddelen voor de productie van extracten voor supplementen en nutraceutica, smaakextracten, voedseladditieven en cosmetica.
Hoe werken sondetype ultrasone apparaten voor afzuiging?
Sonicators die worden gebruikt voor botanische extractie maken gebruik van de kracht van intens ultrageluid. Via de ultrasone sonde wordt ultrasoon geluid met hoge intensiteit in het oplosmiddel overgebracht, waar talrijke cavitatiebelletjes ontstaan. De snelle vorming en instorting van microscopische cavitatiebelletjes genereert schuifkrachten en intense agitatie, gelokaliseerde hoge temperaturen en drukken. Deze sonomechanische krachten ontwrichten de celwanden en maken het vrijkomen van intracellulaire verbindingen mogelijk. Deze ultrasoon geïntensiveerde extractietechniek biedt verschillende voordelen, waaronder kortere extractietijden, een hogere opbrengst en de mogelijkheid om thermolabiele stoffen te verwerken zonder significante degradatie.
Plantaardige glycerine als extractieoplosmiddel
Plantaardige glycerine, een kleurloze, geurloze en viskeuze vloeistof afgeleid van plantaardige oliën, wordt algemeen erkend om zijn oplosmiddeleigenschappen. Het is niet giftig, biologisch afbreekbaar en heeft een uitstekende oplosbaarheid voor een breed scala aan organische verbindingen. Als oplosmiddel biedt plantaardige glycerine verschillende voordelen ten opzichte van traditionele organische oplosmiddelen:
- Veiligheid en milieueffecten: Glycerine is niet giftig en goed voor het milieu, waardoor het een uitstekende keuze is voor toepassingen in de groene chemie.
- Voedsel- en farmaceutische kwaliteit: Plantaardige glycerine is verkrijgbaar in voedsel- en farmaceutische kwaliteit. Omdat het alcoholvrij, eetbaar en zoet van smaak is, is glycerine een gewaardeerd oplosmiddel voor extracten voor voeding en farmaceutica. Voor cosmetica is glycerine een gewaardeerd oplosmiddel vanwege de verzachtende eigenschappen.
- Oplosbaarheid: Het kan zowel hydrofiele als hydrofobe stoffen oplossen, waardoor het bereik van extraheerbare verbindingen wordt vergroot.
- Stabiliteit: Glycerine is chemisch stabiel, waardoor de integriteit van gevoelige verbindingen tijdens de extractie behouden blijft.
Ultrasone UIP1000hdT voor botanische extractie.
Protocol: Ultrasone extractie van kruidenbladeren in glycerine
In dit protocol leiden we je door de stappen van de ultrasone extractie van bioactieve bestanddelen uit kruidenbladeren naar pure glycerine. Je kunt de aanvullende video hierboven bekijken om een visuele indruk te krijgen van het ultrasone extractieproces.
Je hebt nodig:
- verse of gedroogde kruiden
- 100% plantaardige glycerine
- sonicator van het probe-type, bijv. de UP400St met sonotrode S24d22L2D
- Glazen beker
- donkere glazen fles voor opslag
Stap-voor-stap instructies
- Hak de kruidenblaadjes in kleine stukjes (ongeveer 5x5mm).
- Doe de kruidenbladeren in het glazen bekerglas.
- Voeg de glycerine toe. Laat de kruiden eventueel een paar minuten weken.
- Steek de sonde van de sonicator in het bekerglas. Centreer de sonde in het midden van het bekerglas en zorg ervoor dat de sonotrode de wanden van het bekerglas niet raakt.
- Stel de amplitude in op 100% en start de sonicatie.
- Controleer de temperatuur met de temperatuursensor die bij de UP400St wordt geleverd.
- Als de temperatuur boven de temperatuur komt die je niet wilt overschrijden, kun je de sonicator pauzeren om de glycerineslurry af te laten koelen. Je kunt een temperatuurlimiet instellen in het menu van de UP400St. Daarnaast kun je het glazen bekerglas in een ijsbad plaatsen.
- Sonificeer voor een totale energie-input van ongeveer 200-250 Ws/g. (Je kunt de beoogde energie-input instellen in het menu van de UP400ST en alle digitale Hielscher sonicators).
- Verwijder na het soniceren het uitgeputte plantenmateriaal uit de glycerine door filtratie. Je kunt hiervoor een zeef, filterpapier of kaasdoek gebruiken. Gebruik vacuümfiltratie om de viskeuze glycerine gemakkelijker te filteren.
Probleemoplossing en tips:
Hoe kouder de glycerine, hoe hoger de viscositeit. Voor zeer viskeuze vloeistoffen is een krachtigere sonicator nodig. De 400 watt krachtige sonicator UP400St kan 100% glycerine op kamertemperatuur soeverein verwerken. Als je een sonicator met een lager vermogen gebruikt, kun je een mengsel van glycerine en water gebruiken (bijv. 50:50 %v/v).
Voor koude glycerine, Een industriële sonicator zoals de 1000 watt ultrageluidprocessor UIP1000hdT is ideaal voor het verwerken van zeer viskeuze oplosmiddelen.
Glycerine (glycerol) is in staat om de integriteit van bioactieve verbindingen te behouden, in combinatie met zijn niet-toxische en biologisch afbreekbare aard, waardoor het een aantrekkelijk oplosmiddel is voor de farmaceutische, cosmetische en voedingsmiddelenindustrie. In combinatie met de milde extractiecondities van ultrasone ultrasone glycerine, vertonen extracten van ultrasone glycerine een uitstekende kwaliteit en biologische beschikbaarheid. Het sonicatieproces zorgt voor de hoogste efficiëntie, wat resulteert in een hoge opbrengst, een kortere extractietijd en lage verwerkingskosten! Gebruik het oplosmiddel van uw keuze, behaal uitstekende extractieopbrengsten en superieure extractkwaliteit met Hielscher sonicators!
Protocol: Extractie van fytochemicaliën uit gentiaanwortel
Een praktische toepassing van glycerine-water mengsels in ultrasone botanische extractie wordt gedemonstreerd in de isolatie van fytochemicaliën zoals amarogentine uit gentiaanwortel in 50% glycerine met behulp van de Hielscher UP200Ht sonicator. Gentiaanwortel bevat bittere smaakstoffen die van belang zijn in de voedingsmiddelen- en drankenindustrie en in de traditionele geneeskunde.
Amarogentine heeft een bitterheidswaarde van 58.000.000 en zit in een concentratie van 0,15% in de gentiaanwortel. De bitterheid van gentiaan wordt gekenmerkt door een zuivere smaak. De bitterstoffen van de gentiaanwortel hebben een hoge potentie en worden gewaardeerd als een sterke smaakverbinding.
Stap-voor-stap instructies voor het ultrasoon extraheren van de gentiaanwortel met glycerine als oplosmiddel
Het gebruik van een glycerine-watermengsel, gecombineerd met de hoogwaardige UP200Ht sonicator, resulteert in een hoge opbrengst van geëxtraheerde fytochemicaliën. De milde omstandigheden van glycerine zorgen ervoor dat de gevoelige verbindingen stabiel blijven gedurende het proces.
Glycerine en mengsels met water of ethanol zijn veelzijdige oplosmiddelen voor ultrasone botanische extractie. Ondanks de uitdagingen die de hoge viscositeit van glycerine met zich meebrengt, kan geavanceerde sonicatieapparatuur zoals de Hielscher UP200Ht effectief omgaan met deze oplosmiddelen en zorgen voor een efficiënte extractie van waardevolle fytochemicaliën. De mogelijkheid om de samenstelling van het oplosmiddel aan te passen en de kracht van ultrasone golven te benutten, maakt ultrasoon geassisteerde extractie tot een krachtige techniek voor de isolatie van bioactieve verbindingen uit plantmaterialen.
Ultrasone extractie in glycerine
Het combineren van ultrasone sondes met plantaardige glycerine als oplosmiddel biedt een krachtige aanpak voor extractie. De mechanische effecten van ultrasoon verbeteren de massaoverdracht, waardoor de glycerine de doelverbindingen efficiënter oplost. Deze combinatie is met name effectief voor het extraheren van bioactieve stoffen uit plantaardige materialen, zoals polyfenolen, alkaloïden en essentiële oliën.
Toepassingen voor Ultrasone Botanische Extractie in Glycerine
Deze extractietechniek heeft veelbelovende toepassingen op verschillende gebieden:
- Farmaceutische producten: Isolatie van actieve farmaceutische bestanddelen uit medicinale planten.
- Voedingsindustrie: Extractie van natuurlijke aroma's, kleuren en antioxidanten.
- Cosmetica: Productie van bioactieve stoffen voor huidverzorgings- en schoonheidsproducten.
- diepe eutectische oplosmiddelen Vanwege de lage kosten, hoge beschikbaarheid, niet-toxische aard, niet-ontvlambaarheid en niet-vluchtigheid zijn glycerol en op glycerol gebaseerde diepe eutectische oplosmiddelen ideaal voor ultrasone extractie van polyfenolen en bieden ze een zeer duurzame oplossing.
- hoog rendement
- ultramoderne technologie
- betrouwbaarheid & robuustheid
- instelbare, nauwkeurige procesregeling
- batch & inline
- voor elk volume
- intelligente software
- slimme functies (bijv. programmeerbaar, dataprotocollering, afstandsbediening)
- eenvoudig en veilig te bedienen
- gering onderhoud
- CIP (clean-in-place)
Ontwerp, productie en advies – Kwaliteit Made in Germany
Hielscher ultrasone machines staan bekend om hun hoge kwaliteit en ontwerpnormen. Robuustheid en eenvoudige bediening zorgen voor een soepele integratie van onze ultrasoonapparatuur in industriële faciliteiten. Ruwe omstandigheden en veeleisende omgevingen worden gemakkelijk door Hielscher ultrasoontoestellen aangepakt.
Hielscher Ultrasonics is een ISO-gecertificeerd bedrijf en legt speciale nadruk op hoogwaardige ultrasone apparaten met state-of-the-art technologie en gebruiksvriendelijkheid. Uiteraard zijn de Hielscher ultrasoonapparaten CE-conform en voldoen ze aan de eisen van UL, CSA en RoHs.
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 0.5 tot 1.5mL | n.v.t. | VialTweeter |
| 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml/min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100 liter | 2 tot 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 tot 150 liter | 3 tot 15 l/min | UIP6000hdT |
| n.v.t. | 10 tot 100 l/min | UIP16000 |
| n.v.t. | groter | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
Sonicator MSR-4 met 4x 4kW ultrasone sondes (totaal 16kW ultrasoon vermogen) voor industriële extractie van bioactieve stoffen.
Literatuur / Referenties
- 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.
Wetenswaardigheden over glycerine
Wat is glycerine? Glycerine, ook bekend als glycerol, is een driewaardige alcohol met een hoge oplosbaarheid in water en hygroscopiciteit. Hierdoor is het een veelzijdig oplosmiddel in verschillende toepassingen. De viscositeit van plantaardige glycerine is ongeveer 1400 centipoise bij 20ºC. Glycerine is niet giftig, biologisch afbreekbaar en recyclebaar. Het wordt geproduceerd uit hernieuwbare bronnen, waardoor het een milieuvriendelijk oplosmiddel is. Omdat glycerine goedkoop en zeer beschikbaar is, wordt het veel gebruikt in verschillende industrieën. Omdat het onbrandbaar en niet vluchtig is, is glycerine veilig in gebruik en opslag.
Glycerine is oplosbaar in water, ethanol en methanol, wat de toepasbaarheid als oplosmiddel in verschillende chemische processen vergroot.
Voor welke toepassingen wordt glycerine gebruikt als oplosmiddel?
Glycerine wordt gewaardeerd om zijn diverse toepassingen in zowel de voedingsmiddelen- als de cosmetica-industrie. Het gebruik van glycerine als oplosmiddel is een van de sterke toepassingen omdat het chemische eigenschappen en een grote veelzijdigheid als oplosmiddel biedt.
In Cosmetica en geneeskunde: In cosmetica en medicijnen wordt glycerine vaak gebruikt als verzachtend middel in crèmes en gelformules. Het werkt als oplosmiddel voor veel slecht oplosbare stoffen, waardoor hun biologische beschikbaarheid wordt verbeterd. De doeltreffendheid van glycerine in deze toepassingen komt voort uit zijn chemische aard als driewaardige alcohol, die zorgt voor een hoge oplosbaarheid in water en hygroscopiciteit.
In Voeding en dranken: Glycerine vervult meerdere functies in de voedingsmiddelen- en drankenindustrie. Het werkt als bevochtigingsmiddel, oplosmiddel en zoetstof en draagt bij aan de conservering van voedingsmiddelen. Het wordt ook gebruikt als vulmiddel in commercieel bereide vetarme voedingsmiddelen, zoals koekjes, en als verdikkingsmiddel in likeuren.
Polyoleigenschappen: Glycerine, een polyol (suikeralcohol), wordt erkend als niet-giftig, biologisch afbreekbaar en recyclebaar. Het wordt geproduceerd uit hernieuwbare bronnen en functioneert als een polair protisch oplosmiddel door zijn trihydrische alcoholstructuur. Hierdoor is het zeer hydrofiel en oplosbaar in water, ethanol en methanol.
Co-oplosmiddel voor waterextractie: Glycerine is een effectief co-solvent voor waterextractieprocessen, vooral bekend om zijn doeltreffendheid bij het verkrijgen van polyfenolextracten.
Wat is de rol van glycerine bij ultrasone extractie?
Glycerine, ook bekend als glycerol, is een kleurloze, geurloze, viskeuze vloeistof die veel gebruikt wordt als oplosmiddel in botanische extracties. De unieke eigenschappen maken het bijzonder geschikt voor het extraheren van gevoelige fytochemicaliën die onder zwaardere omstandigheden zouden kunnen degraderen. Dit vermogen van glycerine om de integriteit van bioactieve verbindingen te behouden, gecombineerd met zijn niet-toxische en biologisch afbreekbare aard, maakt het een aantrekkelijk oplosmiddel voor de farmaceutische, cosmetische en voedingsmiddelenindustrie. Hoewel pure glycerine vaak wordt gebruikt als extractiemiddel, wordt het ook gemengd met water of ethanol in verschillende verhoudingen.
Mengsels van glycerine en water: Het mengen van glycerine met water vermindert de viscositeit van de oplossing, waardoor de cavitatie-efficiëntie tijdens ultrasone extractie toeneemt. Een typisch mengsel zou kunnen bestaan uit 50% glycerine en 50% water, waardoor de viscositeit en de effectiviteit van het oplosmiddel in balans worden gebracht. Deze combinatie is bijzonder effectief voor het extraheren van verbindingen zoals bitterstoffen uit gentiaanwortel, zoals is aangetoond in ultrasone extractieprocessen.
Mengsels van glycerine en ethanol: Door ethanol aan glycerine toe te voegen, ontstaat een oplosmiddelmengsel met een lagere viscositeit en verbeterde oplosmiddeleigenschappen. Ethanol, dat een goed oplosmiddel is voor veel fytochemicaliën, helpt bij een efficiëntere extractie van verbindingen, terwijl de glycerinecomponent zorgt voor stabiliteit en biocompatibiliteit van het uiteindelijke extract.
Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren van lab naar industrieel formaat.