Glycerine als oplosmiddel voor ultrasone extractie

Glycerine of glycerol kan voor botanische extractie in zuivere vorm (100%) of als mengsel van glycerine en water of ethanol worden gebruikt. Ontdek de voordelen van glycerine als extractieoplosmiddel bij sonicatieprocessen.

Botanische extractie in glycerine met sonicatie

Botanische extractie is een fundamenteel proces in de analytische chemie, biochemie en het onderzoek naar natuurproducten, 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 kunnen opleveren. In het afgelopen decennium heeft ultrasone extractie traditionele extractietechnieken zoals maceratie, Soxhlet-extractie en oplosmiddelextractie vervangen, omdat sonicatie efficiënter, sneller, effectiever en milieuvriendelijker is. Naast deze voordelen van ultrasone extractie biedt deze techniek de mogelijkheid om het oplosmiddel van uw keuze te gebruiken. Ultrasone extractoren kunnen zelfs zuivere plantaardige glycerine als oplosmiddel verwerken.

Hoe werken ultrasone apparaten met een sonde voor extractie?

Sonicators voor botanische extractie gebruiken de kracht van intense ultrasone golven. Via de ultrasone sonde worden ultrasone golven met hoge intensiteit in het oplosmiddel overgebracht, waar talrijke cavitatiebellen ontstaan. De snelle vorming en implosie van microscopische cavitatiebellen veroorzaken afschuifkrachten en intense beweging, evenals plaatselijk hoge temperaturen en drukken. Deze sonomechanische krachten breken celwanden effectief open en bevorderen het vrijkomen van intracellulaire verbindingen. Deze ultrasoon geïntensiveerde extractietechniek biedt verschillende voordelen, waaronder kortere extractietijden, een hogere opbrengst en de mogelijkheid om thermolabiele stoffen zonder aanzienlijke afbraak te verwerken.

Plantaardige glycerine als extractieoplosmiddel

Plantaardige glycerine, een kleurloze, geurloze en viskeuze vloeistof afkomstig uit plantaardige oliën, staat algemeen bekend om haar eigenschappen als oplosmiddel. Ze is niet-toxisch, biologisch afbreekbaar en heeft een uitstekend oplossend vermogen 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-toxisch en milieuvriendelijk, waardoor ze een voorkeurskeuze is voor toepassingen in de groene chemie.
• Voedingsmiddelen- en farmaceutische kwaliteit: Plantaardige glycerine is verkrijgbaar in voedingsmiddelen- en farmaceutische kwaliteit. Omdat glycerine alcoholvrij, eetbaar en zoet van smaak is, is ze een gewaardeerd oplosmiddel voor extracten die bestemd zijn voor voedingsmiddelen en farmaceutische producten. Voor cosmetica is glycerine een hooggewaardeerd oplosmiddel vanwege haar huidverzachtende eigenschappen.
• Oplosbaarheid: Ze kan zowel hydrofiele als hydrofobe stoffen oplossen, waardoor het scala aan extraheerbare verbindingen wordt uitgebreid.
• Stabiliteit: Glycerine is chemisch stabiel, wat helpt om de integriteit van gevoelige verbindingen tijdens de extractie te behouden.

Protocol: ultrasone extractie uit kruidenbladeren in glycerine

In dit protocol begeleiden we u door de stappen van de ultrasone extractie van bioactieve verbindingen uit kruidenbladeren in zuivere glycerine. U kunt de aanvullende video hierboven bekijken om een visuele indruk van het ultrasone extractieproces te krijgen.
 
U hebt nodig:

• verse of gedroogde kruiden
• 100% plantaardige glycerine
• sonicator met een sonde, bijvoorbeeld de UP400St met sonotrode S24d22L2D
• glazen bekerglas
• donkere glazen fles voor opslag

 
 
Stapsgewijze instructies

• Snijd de kruidenbladeren in kleine stukjes (ca. 5x5mm).
• Doe de kruidenbladeren in het glazen bekerglas.
• Voeg de glycerine toe. U kunt de kruiden een paar minuten laten weken.
• Steek de sonde van de sonicator in het bekerglas. Plaats de sonde in het midden van het bekerglas en zorg ervoor dat de sonotrode de wanden van het vat niet raakt.
• Stel de amplitude in op 100% en start de sonicatie.
• Controleer de temperatuur met de temperatuursensor die bij de UP400St wordt geleverd.
• Wanneer de temperatuur boven de temperatuur stijgt die u niet wilt overschrijden, kunt u de sonicator pauzeren om de glycerinesuspensie te laten afkoelen. U kunt in het menu van de UP400St een temperatuurgrens instellen. Daarnaast kunt u het glazen bekerglas in een ijsbad plaatsen.
• Voer sonicatie uit tot een totale energietoevoer van ca. 200–250 Ws/g is bereikt. (U kunt de beoogde energietoevoer instellen in het menu van de UP400ST en alle digitale sonicators van Hielscher.)
• Verwijder na de sonicatie het uitgeëxtraheerde plantenmateriaal uit de glycerine door filtratie. U kunt een zeef, filtreerpapier of een kaasdoek gebruiken. Gebruik vacuümfiltratie om de filtratie van de viskeuze glycerine te vergemakkelijken.

 
Probleemoplossing en tips:
Hoe kouder de glycerine, hoe hoger haar viscositeit. Zeer viskeuze vloeistoffen vereisen een krachtigere sonicator. De sonicator UP400St met een vermogen van 400 watt verwerkt 100% glycerine bij kamertemperatuur moeiteloos. Als u een sonicator met een lager vermogen gebruikt, kunt u een glycerine-watermengsel gebruiken (bijv. 50:50 %v/v).
Voor koude glycerine, is een industriële sonicator zoals de ultrasone processor UIP1000hdT met een vermogen van 1000 watt ideaal om zeer viskeuze oplosmiddelen te verwerken.
 

Protocol: extractie van fytochemicaliën uit gentiaanwortel

Een praktische toepassing van glycerine-watermengsels bij ultrasone botanische extractie wordt gedemonstreerd door de isolatie van fytochemicaliën zoals amarogentine uit gentiaanwortel in 50% glycerine met de sonicator UP200Ht van Hielscher. Gentiaanwortel bevat bitter smakende aromaverbindingen die van belang zijn voor de voedingsmiddelen- en drankenindustrie en voor de traditionele geneeskunde.
Amarogentine heeft een bitterwaarde van 58.000.000 en komt in gentiaanwortel voor in een concentratie van 0,15%. De bitterheid van gentiaan wordt gekenmerkt door een zuivere smaak. Vanwege hun hoge potentie worden de bitter smakende verbindingen uit gentiaanwortel gewaardeerd als krachtige aromaverbindingen.

 
 
Stapsgewijze instructies voor ultrasone extractie van gentiaanwortel met glycerine als oplosmiddel
 

 
Het gebruik van een glycerine-watermengsel in combinatie met de sonicator UP200Ht met hoge prestaties resulteert in een hoge opbrengst aan geëxtraheerde fytochemicaliën. De milde omstandigheden van glycerine zorgen ervoor dat de gevoelige verbindingen gedurende het hele proces stabiel blijven.

Glycerine en haar mengsels met water of ethanol bieden veelzijdige mogelijkheden voor oplosmiddelen bij ultrasone botanische extractie. Ondanks de uitdagingen die de hoge viscositeit van glycerine met zich meebrengt, kan geavanceerde sonicatieapparatuur zoals de Hielscher UP200Ht deze oplosmiddelen effectief verwerken en zo een efficiënte extractie van waardevolle fytochemicaliën garanderen. De mogelijkheid om de samenstelling van het oplosmiddel aan te passen en de kracht van ultrasone golven te benutten, maakt ultrasoon ondersteunde extractie tot een krachtige techniek voor de isolatie van bioactieve verbindingen uit plantenmateriaal.

Ultrasoon ondersteunde extractie in glycerine

De combinatie van ultrasone apparaten met een sonde en plantaardige glycerine als oplosmiddel biedt een krachtige aanpak voor extractie. De mechanische effecten van sonicatie bevorderen de massaoverdracht, waardoor glycerine doelverbindingen efficiënter oplost. Deze combinatie is bijzonder effectief voor het extraheren van bioactieve verbindingen uit plantenmateriaal, zoals polyfenolen, alkaloïden en etherische oliën.

Toepassingen voor ultrasone botanische extractie in glycerine

Deze extractietechniek biedt veelbelovende toepassingen op verschillende gebieden:

1. Farmaceutische producten: Isolatie van werkzame farmaceutische bestanddelen uit geneeskrachtige planten.
2. Voedingsmiddelenindustrie: Extractie van natuurlijke aroma’s, kleurstoffen en antioxidanten.
3. Cosmetica: Productie van bioactieve verbindingen voor huidverzorgings- en schoonheidsproducten.
4. Diep-eutectische oplosmiddelen Vanwege de lage kosten, hoge beschikbaarheid, niet-toxische aard, onbrandbaarheid en niet-vluchtigheid zijn glycerol en diep-eutectische oplosmiddelen op basis van glycerol ideaal voor de ultrasone extractie van polyfenolen en bieden ze een zeer duurzame oplossing.

Ontwerp, productie en advies – kwaliteit uit Duitsland

Hielscher ultrasone apparaten staan bekend om hun hoogste kwaliteits- en ontwerpnormen. Robuustheid en eenvoudige bediening maken een soepele integratie van onze ultrasone apparaten in industriële installaties mogelijk. Hielscher ultrasone apparaten kunnen zware omstandigheden en veeleisende omgevingen moeiteloos aan.

Hielscher Ultrasonics is een ISO-gecertificeerd bedrijf en legt bijzondere nadruk op ultrasone apparaten met hoge prestaties met de modernste technologie en gebruiksvriendelijkheid. Uiteraard voldoen Hielscher ultrasone apparaten aan de CE-eisen en aan de eisen van UL, CSA en RoHs.

De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasone apparaten: