Ultrasone sondewerking kan conventionele hexaanextractie verbeteren door het proces te intensiveren en aanzienlijk efficiënter te maken. Ultrasone extractie verbetert de massaoverdracht en verstoort de cellen zodat gerichte bioactieve stoffen vrijkomen in het oplosmiddel, wat leidt tot hogere extractieopbrengsten in vergelijking met conventionele methoden alleen. Ultrasone extractie is zeer effectief bij het verhogen van het rendement van olie-extractie, waaronder koolzaadolie en vlaszaadolie, wat resulteert in een hoogwaardige vetzuursamenstelling en een hoger gehalte aan bioactieve bestanddelen.

Hexaanextractie verbeterd door ultrageluid

Ultrasone extractie is een procesversterkende methode die processen voor vast-vloeistof- en solventextractie aanzienlijk kan verbeteren.

 

 

Beperkingen van conventionele hexaanextractie

Extractie met hexaan is een gebruikelijke techniek om organische verbindingen, met name apolaire stoffen, te extraheren uit verschillende bronnen zoals planten, zaden of grond. Hexaan is een koolwaterstofoplosmiddel dat zeer efficiënt is in het oplossen en extraheren van lipiden, oliën en andere apolaire verbindingen. Hexaan wordt veel gebruikt voor oliewinning vanwege zijn oplossend vermogen voor niet-polaire verbindingen (bv. oliën), de gemakkelijke latere afscheiding van olie en het lage kookpunt (63-69°C).
De efficiëntie van hexaanextractieprocessen kan echter sterk variëren, afhankelijk van de grondstof en de extractie: Extractieopbrengst en extractietijd zijn grotendeels gecorreleerd. Dit betekent dat voor een hoog extractierendement een langere retentietijd van de biomassa in het hexaanoplosmiddel vereist is. Een andere beperkende factor is vaak de onvoldoende penetratie van hexaan in de matrix van de biomassa. Stijve celstructuren worden meestal aan de oppervlakte met hexaan bevochtigd, terwijl het celinterieur slechts gedeeltelijk in contact komt met hexaan. Een dergelijke onvoldoende penetratie leidt tot een onvolledig extractieproces, aangezien de beoogde stoffen zoals lipiden (d.w.z. vetzuren, vetten, oliën) in het inwendige van de celmatrix achterblijven.

De oplossing: Ultrasoon versterkte hexaanextractie

Sonicatie met een sonde, ook bekend als ultrasone sonicatie, is een methode waarbij ultrasone geluidsgolven met hoge intensiteit worden gebruikt om akoestische cavitatiebelletjes in een vloeibaar medium te creëren. Deze bellen storten snel in, waardoor intense gelokaliseerde energievelden ontstaan en microturbulenties en hoge schuifkrachten in het oplosmiddel.
Door deze ultrasoon gegenereerde energie-intensieve omstandigheden kan sonicatie van het sonde-type het hexaanextractieproces op verschillende manieren intensiveren en verbeteren:

• Verbeterde massaoverdracht: Sonificatie bevordert de massaoverdracht tussen het vaste monster en het oplosmiddel. De microturbulentie en het snelle uiteenvallen van cavitatiebelletjes veroorzaken sterke schuifkrachten en plaatselijke drukveranderingen. Dit verstoort de grenslaag rond het vaste monster, waardoor het vrijkomen van de doelverbindingen in het oplosmiddel wordt bevorderd en de extractie-efficiëntie wordt verbeterd.
• Versnelde extractie: Sonicatie versnelt de extractiekinetiek door het contactoppervlak tussen het oplosmiddel en het vaste materiaal te vergroten. De cavitatiebelletjes zorgen voor agitatie en creëren een gehomogeniseerd mengsel, waardoor het oplosmiddel in nauw contact komt met het gehele oppervlak van het vaste materiaal, wat leidt tot snellere extractiesnelheden.
• Verstoring van celstructuren: Bij extracties op basis van planten kan sonicatie de celstructuren, zoals celwanden en membranen, verstoren, waardoor intracellulaire bestanddelen gemakkelijker vrijkomen. Dit maakt een efficiëntere extractie mogelijk van lipiden en andere doelcomponenten die zich in de cellen kunnen bevinden.
• Verminderde extractietijd: Door de combinatie van verhoogde massaoverdracht en versnelde extractiekinetiek kan sonicatie van het sondetype de extractietijd die nodig is om het gewenste rendement te verkrijgen, aanzienlijk verkorten. Dit kan bijzonder gunstig zijn bij de verwerking van grote hoeveelheden monsters of bij het werken met tijdgevoelige toepassingen.

Door deze verbeterde procesfactoren kan ultrasoonbehandeling van het sonde-type de extractie van hexaan aanzienlijk verbeteren. De ultrasone hexaanextractie kan worden geoptimaliseerd op basis van de specifieke verbindingen en volumes die worden geëxtraheerd. Ultrasone intensiteit (amplitude), duur, temperatuur, druk en de extractieopstelling kunnen worden aangepast voor een optimaal extractierendement binnen een verkorte extractieperiode.

 
Voorbeelden van ultrasoon gestuurde hexaanextractie

• algenolie
• Plantaardige oliën (soja, vlas, koolzaad, zonnebloem, rijstzemelen enz.)
• essentiële oliën
• Caryofieleen
• Vanille-oleohars uit Vanillestokjes
• Luteïne uit eidooier
• Astaxanthine uit algen
• Ontvlooien van insecten

 
 

Ultrasoon versterkte soxhletextractie met hexaan als oplosmiddel

Ultrasoon versterkte Soxhlet-extractie is een proces waarbij de traditionele Soxhlet-extractie wordt gecombineerd met ultrasone golven om de efficiëntie van het extractieproces te verbeteren. Soxhlet-extractie is een procedure die vaak wordt gebruikt in laboratoria en voor de productie van kleinere hoeveelheden extracten, zoals essentiële oliën of bepaalde bioactieve verbindingen.
Hexaan is een algemeen gebruikt oplosmiddel voor dit proces, omdat het doeltreffend is voor het extraheren van lipiden uit verschillende bronnen, waaronder zaadolie, algenolie en bioactieve verbindingen op basis van lipiden. Ultrasoon verstoort de celstructuren en bevordert de vast-vloeistofextractie door een verhoogde massaoverdracht en het vrijkomen van verbindingen in het oplosmiddel. Aangezien het oplosmiddel, zoals hexaan, beter in het vaste materiaal kan doordringen en de oliën (lipiden, vetzuren) efficiënt kan oplossen. Bijgevolg wordt het extractieproces versneld, waardoor de tijd die nodig is om de gewenste verbindingen te extraheren, wordt verkort. Bovendien kan het gebruik van ultrageluid de hoeveelheid benodigd oplosmiddel verminderen, waardoor het een milieuvriendelijkere optie is.
 

 

Ultrasone extractie maakt het gebruik van mildere, niet-giftige oplosmiddelen mogelijk.

Ultrasoontechniek verbetert niet alleen de hexaanextractie, maar maakt het ook mogelijk mildere, niet-giftige oplosmiddelen te gebruiken, zoals ethanol, waterig ethanol, water of natuurlijke diepe eutectische oplosmiddelen (DES, NADES). De zeer doeltreffende celdisruptie en massaoverdracht die door ultrasone sonde-extractoren worden bewerkstelligd, geeft de uitstekende resultaten bij gebruik van mildere oplosmiddelen. Daarbij maakt ultrasone extractie in combinatie met mildere, niet-giftige, milieuvriendelijkere oplosmiddelen hoogwaardige extracten van levensmiddelen mogelijk, evenals kostenbesparingen en een groen extractieproces.

Ultrasoonapparaten met hoge prestaties voor een betere extractie van hexaan

Hielscher Ultrasonics ontwerpt, produceert en levert hoogwaardige ultrasone extractoren, die gemakkelijk kunnen worden geïntegreerd in bestaande hexaanextractiefaciliteiten of Soxhlet-extractoren. Naast levering, installatie en onderhoud adviseert en begeleidt Hielscher haar klanten bij haalbaarheidstesten, procesoptimalisatie en installatieontwerp tot en met de uiteindelijke installatie en inbedrijfstelling van het extractieproces.
Belangrijke voordelen van Hielscher ultrasone machines zijn de volledige procescontrole, de lineaire schaalbaarheid en het vermogen van alle industriële ultrasone processoren om zeer hoge amplitudes te leveren. Amplituden tot 200 µm kunnen gemakkelijk continu worden gebruikt in een 24/7 bedrijf. Hoge amplitudes zijn vooral belangrijk bij de extractie van hardere celstructuren zoals zaden en pitten.
Onze technische staf en ons volledig uitgeruste proceslaboratorium staan u bij met kennis en begeleiding!

Ontwerp, productie en advies – Kwaliteit gemaakt in Duitsland

Hielscher ultrasoonapparaten staan bekend om hun hoogste kwaliteit en ontwerpnormen. Robuustheid en eenvoudige bediening maken een soepele integratie van onze ultrasoonapparaten in industriële installaties mogelijk. Ruwe omstandigheden en veeleisende omgevingen worden gemakkelijk door Hielscher ultrasoontoestellen aangepakt.

Hielscher Ultrasonics is een ISO gecertificeerd bedrijf en legt speciale nadruk op hoogwaardige ultrasoontoestellen met de modernste technologie en gebruiksvriendelijkheid. Uiteraard zijn Hielscher ultrasone apparaten CE-conform en voldoen ze aan de eisen van UL, CSA en RoHs.

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