Efficiëntere hexaanextractie door ultrasone behandeling

Ultrasone behandeling met een sonde kan conventionele hexaanextractie verbeteren door het proces te intensiveren en aanzienlijk efficiënter te maken. Ultrasone extractie verbetert de massaoverdracht en ontsluit cellen om de beoogde bioactieve stoffen in het oplosmiddel vrij te maken, wat hogere extractieopbrengsten oplevert dan conventionele methoden alleen. Ultrasoon ondersteunde extractie is zeer effectief bij het verhogen van de opbrengst van olie-extractie, waaronder koolzaadolie en lijnzaadolie, en resulteert in een hoogwaardige vetzuursamenstelling en een hoger gehalte aan bioactieve componenten.

Hexaanextractie verbeterd door ultrageluid met hoog vermogen

Ultrasone extractie is een methode voor procesintensivering die extractieprocessen uit vaste stoffen met vloeistoffen en extractieprocessen met oplosmiddelen aanzienlijk kan verbeteren.

Beperkingen van conventionele hexaanextractie

Hexaanextractie is een veelgebruikte 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 bij het oplossen en extraheren van lipiden, oliën en andere apolaire verbindingen. Hexaan wordt veel gebruikt voor olie-extractie vanwege zijn vermogen om apolaire verbindingen (bijv. oliën) op te lossen, de eenvoudige daaropvolgende scheiding van de olie en het smalle kooktraject (63–69°C).
De efficiëntie van hexaanextractieprocessen kan echter sterk variëren, afhankelijk van de grondstof en de extractie: extractieopbrengst en extractietijd hangen sterk met elkaar samen. Dit betekent dat voor een hoge extractopbrengst een langere verblijftijd van de biomassa in het oplosmiddel hexaan nodig is. Een andere beperkende factor is vaak de onvoldoende penetratie van hexaan in de matrix van de biomassa. Starre celstructuren worden voornamelijk aan het oppervlak met hexaan bevochtigd, terwijl het inwendige van de cellen slechts gedeeltelijk met hexaan in contact komt. Deze onvoldoende penetratie resulteert in een onvolledig extractieproces, doordat de beoogde stoffen, zoals lipiden (d.w.z. vetzuren, vetten, oliën), in het inwendige van de celmatrix achterblijven.

De oplossing: ultrasoon geïntensiveerde hexaanextractie

Sonicatie met een sonde, ook wel ultrasone sondesonicatie genoemd, is een methode die ultrasone golven met hoge intensiteit gebruikt om akoestische cavitatiebellen in een vloeibaar medium te creëren. Deze bellen imploderen snel, waardoor intense lokale energievelden ontstaan en microturbulenties en hoge afschuifkrachten in het oplosmiddel worden opgewekt.
Door deze ultrasoon opgewekte omstandigheden met een hoge energiedichtheid kan sonicatie met een sonde het hexaanextractieproces op verschillende manieren intensiveren en verbeteren:

• Verbeterde massaoverdracht: Sonicatie verbetert de massaoverdracht tussen het vaste monster en het oplosmiddel. De microturbulentie en de snelle implosie van cavitatiebellen veroorzaken sterke afschuifkrachten en lokale drukveranderingen. Dit verstoort de grenslaag rond het vaste monster en bevordert het vrijkomen van de beoogde verbindingen in het oplosmiddel, waardoor de extractie-efficiëntie verbetert.
• Versnelde extractie: Sonicatie versnelt de extractiekinetiek door het contactoppervlak tussen het oplosmiddel en het vaste monster te vergroten. De cavitatiebellen brengen het mengsel in beweging en creëren een gehomogeniseerd mengsel, waardoor het oplosmiddel in nauw contact komt met het volledige oppervlak van het vaste materiaal en de extractie sneller verloopt.
• Ontsluiting van celstructuren: Bij extracties uit plantaardig materiaal kan sonicatie celstructuren, zoals celwanden en membranen, ontsluiten, waardoor intracellulaire componenten gemakkelijker vrijkomen. Dit maakt een efficiëntere extractie mogelijk van lipiden en andere beoogde verbindingen die in de cellen ingesloten kunnen zijn.
• Kortere extractietijd: Door de verbeterde massaoverdracht en de versnelde extractiekinetiek te combineren, kan sonicatie met een sonde de extractietijd die nodig is om de gewenste opbrengst te verkrijgen aanzienlijk verkorten. Dit kan bijzonder gunstig zijn bij het verwerken van grote monstervolumes of bij toepassingen waarbij tijd een kritische factor is.

Door deze verbeterde procesfactoren kan ultrasone behandeling met een sonde de hexaanextractie aanzienlijk verbeteren. Ultrasone hexaanextractie kan worden geoptimaliseerd op basis van de specifieke verbindingen en volumes die worden geëxtraheerd. De ultrasone intensiteit (amplitude), duur, temperatuur, druk en extractieopstelling kunnen worden aangepast om binnen een kortere extractieperiode optimale extractopbrengsten te bereiken.

• Algenolie
• Plantaardige oliën (soja, lijnzaad, koolzaad, zonnebloem, rijstzemelen enz.)
• Essentiële oliën
• Caryofylleen
• Vanille-oleohars uit vanillepeulen
• Luteïne uit eigeel
• Astaxanthine uit algen
• Ontvetting van insecten

Ultrasoon geïntensiveerde Soxhlet-extractie met hexaan als oplosmiddel

Ultrasoon geïntensiveerde Soxhlet-extractie is een proces dat traditionele Soxhlet-extractie combineert met ultrasone golven om de efficiëntie van het extractieproces te verbeteren. Soxhlet-extractie is een procedure die veel wordt gebruikt in laboratoria en voor de productie van kleinere extractvolumes, zoals essentiële oliën of bepaalde bioactieve verbindingen.
Hexaan is een veelgebruikt oplosmiddel voor dit proces, omdat het effectief is bij het extraheren van lipiden uit verschillende bronnen, waaronder zaadoliën, algenolie en bioactieve verbindingen op basis van lipiden. Ultrasone behandeling ontsluit celstructuren en bevordert de extractie uit vaste stoffen met vloeistoffen door een verbeterde massaoverdracht en het vrijkomen van verbindingen in het oplosmiddel. Het oplosmiddel, zoals hexaan, kan daardoor beter in het vaste materiaal doordringen en de oliën (lipiden, vetzuren) efficiënt oplossen. Hierdoor wordt het extractieproces versneld en neemt de tijd die nodig is om de gewenste verbindingen te extraheren af. Bovendien kan het gebruik van ultrageluid de benodigde hoeveelheid oplosmiddel verminderen, waardoor dit een milieuvriendelijkere optie is.
 

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

Ultrasone behandeling verbetert niet alleen de hexaanextractie, maar maakt ook het gebruik van mildere, niet-toxische oplosmiddelen mogelijk, zoals ethanol, waterige ethanol, water of natuurlijke diep-eutectische oplosmiddelen (DES, NADES). De zeer effectieve celontsluiting en massaoverdracht die ultrasone extractoren met een sonde bieden, leveren uitstekende resultaten op bij het gebruik van mildere oplosmiddelen. Zo maakt ultrasone extractie in combinatie met mildere, niet-toxische, milieuvriendelijkere oplosmiddelen hoogwaardige extracten van levensmiddelenkwaliteit, kostenbesparingen en een groen extractieproces mogelijk.

Ultrasone sonicators met hoge prestaties voor verbeterde hexaanextractie

Hielscher Ultrasonics ontwerpt, produceert en levert ultrasone extractoren met hoge prestaties die eenvoudig in bestaande hexaanextractie-installaties of Soxhlet-extractoren kunnen worden geïntegreerd. Naast levering, installatie en onderhoud adviseert en begeleidt Hielscher zijn klanten bij haalbaarheidstests, procesoptimalisatie en installatieontwerp tot en met de uiteindelijke installatie en ingebruikname van het extractieproces.
Belangrijke voordelen van de ultrasone sonicators van Hielscher zijn de volledige procescontrole, de lineaire schaalbaarheid en het vermogen van alle industriële ultrasone processoren om zeer hoge amplitudes te leveren. Amplitudes tot 200µm kunnen eenvoudig continu worden toegepast bij 24/7-bedrijf. Hoge amplitudes zijn bijzonder belangrijk bij de extractie uit hardere celstructuren, zoals zaden en pitten.
Onze technische medewerkers en ons volledig uitgeruste proceslaboratorium ondersteunen u met kennis en begeleiding!

Ontwerp, productie en advies – kwaliteit made in Germany

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

Hielscher Ultrasonics is een ISO-gecertificeerd bedrijf en legt bijzondere nadruk op ultrasone sonicators met hoge prestaties met de modernste technologie en gebruiksvriendelijkheid. Uiteraard voldoen de ultrasone sonicators van Hielscher 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 sonicators: