Hexaanextractie met verbeterde efficiëntie door ultrasoonbehandeling

Ultrasoon gebruik van een sonde 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 resulteert in hogere extractieopbrengsten vergeleken met conventionele methoden alleen. Ultrasone extractie is zeer effectief bij het verhogen van het rendement van olie-extractie, waaronder koolzaadolie en lijnzaadolie, wat resulteert in een vetzuursamenstelling van hoge kwaliteit en een hoger gehalte aan bioactieve bestanddelen.

Hexaanextractie verbeterd door ultrageluid

Ultrasone extractie is een procesversterkende methode die processen voor vast-vloeistof- en oplosmiddelextractie 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 in het oplossen en extraheren van lipiden, oliën en andere apolaire verbindingen. Hexaan wordt veel gebruikt voor oliewinning vanwege het oplossend vermogen voor apolaire verbindingen (bijv. oliën), de gemakkelijke oliescheiding 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 sterk gecorreleerd. Dit betekent dat voor een hoog extractrendement 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 bevochtigd met hexaan, terwijl het inwendige van de cel slechts gedeeltelijk in contact komt met hexaan. Een dergelijke onvoldoende penetratie resulteert in een onvolledig extractieproces omdat 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 bekend als ultrasone sonicatie, is een methode waarbij ultrasone geluidsgolven met hoge intensiteit worden gebruikt om akoestische cavitatiebellen te creëren in een vloeibaar medium. Deze bellen klappen snel uit elkaar, genereren intense gelokaliseerde energievelden en creëren 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 verbetert de massaoverdracht tussen het vaste monster en het oplosmiddel. De microturbulentie en het snelle uiteenvallen van cavitatiebelletjes creëren sterke schuifkrachten en plaatselijke drukveranderingen. Dit verstoort de grenslaag rond het vaste monster en bevordert het vrijkomen van de doelverbindingen in het oplosmiddel, waardoor de extractie efficiënter verloopt.
• Versnelde extractie: Sonificatie versnelt de extractiekinetiek door het contactoppervlak tussen het oplosmiddel en het vaste materiaal te vergroten. De cavitatiebellen 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 componenten makkelijker vrijkomen. Dit zorgt voor een efficiëntere extractie van lipiden en andere doelcomponenten die zich in de cellen kunnen bevinden.
• Kortere extractietijd: Door de combinatie van de verhoogde massaoverdracht en de versnelde extractiekinetiek kan sonicatie van het sondetype de extractietijd die nodig is om de gewenste opbrengst te verkrijgen aanzienlijk verkorten. Dit kan vooral gunstig zijn bij het verwerken van grote volumes monsters of het werken met tijdgevoelige toepassingen.

Door deze verbeterde procesfactoren kan ultrasone sonde-extractie de hexaanextractie 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 extractrendement binnen een kortere extractieperiode.

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

Ultrasoon versterkte soxhlet extractie met hexaan als oplosmiddel

Ultrasoon versterkte Soxhlet extractie is een proces dat traditionele Soxhlet extractie combineert met ultrasone golven om de efficiëntie van het extractieproces te verbeteren. Soxhletextractie is een procedure die vaak 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 in het extraheren van lipiden uit verschillende bronnen, waaronder zaadoliën, algenolie en op lipiden gebaseerde bioactieve verbindingen. Ultrasoon verstoort de celstructuren en bevordert de vast-vloeistof extractie 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, wordt het extractieproces versneld. 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 oplosmiddel die nodig is verminderen, waardoor het een milieuvriendelijkere optie is.
 

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

Ultrasoon gebruik verbetert niet alleen de hexaanextractie, maar maakt het ook mogelijk om mildere, niet-toxische oplosmiddelen te gebruiken zoals ethanol, waterige ethanol, water of natuurlijke diepe eutectische oplosmiddelen (DES, NADES). De zeer efficiënte celdisruptie en massaoverdracht door ultrasone extractoren van het sonde-type zorgt voor uitstekende resultaten bij gebruik van mildere oplosmiddelen. Daarbij maakt ultrasone extractie in combinatie met mildere, niet-giftige, milieuvriendelijkere oplosmiddelen extracten van hoge kwaliteit voor levensmiddelen, kostenbesparingen en een groen extractieproces mogelijk.

Ultrasoonapparaten met hoge prestaties voor verbeterde hexaanextractie

Hielscher Ultrasonics ontwerpt, produceert en levert hoogwaardige ultrasone extractoren, die eenvoudig kunnen worden geïntegreerd in bestaande hexaanextractiefaciliteiten of Soxhlet-extractoren. Naast levering, installatie en onderhoud adviseert en begeleidt Hielscher haar klanten tijdens haalbaarheidstests, procesoptimalisatie en installatieontwerp tot en met de uiteindelijke installatie en inbedrijfstelling van het extractieproces.
De grote voordelen van Hielscher ultrasoonapparatuur zijn de volledige procesbesturing, de lineaire schaalbaarheid en de mogelijkheid van alle industriële ultrasoonprocessoren 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 als het gaat om de extractie van hardere celstructuren zoals zaden en pitten.
Onze technische staf en ons volledig uitgeruste proceslaboratorium staan je bij met kennis en begeleiding!

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 sonicators: