Zeer efficiënte waterwinning met ultrageluid
Waterextractie van botanische verbindingen (bijv. koud- of heetwaterextractie, waterextractie onder druk en subkritische waterextractie) kan efficiënt worden verbeterd door middel van ultrasone trillingen. Ultrasone waterextractie geeft niet alleen een hogere opbrengst en een kortere verwerkingstijd, maar resulteert ook in een lager energieverbruik, mildere extractieomstandigheden en extracten van hoge kwaliteit in vergelijking met conventionele extractietechnieken. Ultrasone waterextractie wordt met succes gebruikt voor de extractie van talrijke van planten afgeleide verbindingen, waaronder alkaloïden, flavonoïden, glycosiden, fenolverbindingen en polysacchariden.
Ultrasone waterextractie van bioactieve stoffen
Water is het meest polaire oplosmiddel, waardoor het een geweldig oplosmiddel is voor polaire verbindingen. Omdat water niet giftig en milieuvriendelijk is, zou het het ideale oplosmiddel zijn voor elk botanisch extract. Minder polaire en apolaire componenten lossen echter niet of slecht op in water. Bovendien zou het extractieproces in water, zonder bevordering van de massatransfer, ongelooflijk langzaam en daardoor oneconomisch zijn. Ultrasoon geluid met hoge intensiteit en lage frequentie is een zeer efficiënte extractietechniek, die zorgt voor intense menging en massaoverdracht. Daarom is bekend dat ultrasone extractie aanzienlijke voordelen biedt ten opzichte van conventionele extractiemethoden. Deze voordelen zijn onder andere hogere opbrengsten, snelle verwerking, snelle batchomwentelingen en continue inline-extractie, het gebruik van groene oplosmiddelen, milde extractieomstandigheden die de extractverbindingen behouden, veilige werking en eenvoudige schaalbaarheid tot grote verwerkingscapaciteiten voor commerciële productie. (cf. Zabot et al., 2021)
MultiSonoReactor met 4x 4kW voor grootschalige (massa)productie van botanische extracten met water als extractievloeistof. De MultiSonoReactor kan ook onder druk worden gezet en worden verwarmd voor synergetische extractie-effecten.
Heetwaterextractie verbeterd door ultrasoonbehandeling
De parameters die de extractie van botanische middelen tijdens waterextractie bepalen zijn temperatuur, tijd, druk en oppervlakte van het plantmateriaal. Door de hoge temperatuur van het water kan een heetwaterextract in relatief korte tijd worden bereid.
De oplossing: De opbrengst en extractiesnelheid kunnen aanzienlijk worden verbeterd wanneer ultrasoon roeren wordt toegepast. Heet water alleen heeft slechts een beperkt vermogen om celstructuren te doorbreken en hoge temperaturen beschadigen of vernietigen vaak hitte-labiele verbindingen, zodat de extractkwaliteit eronder lijdt. Wanneer ultrasone extractie wordt gecombineerd met heetwaterextractie, kan de temperatuur drastisch worden verlaagd (bijv. van 100°C naar 50°C), wat thermische degradatie van de geëxtraheerde botanische ingrediënten voorkomt, de totale opbrengst verhoogt en energie bespaart. Ultrasone cavitatie is het principe achter het fenomeen ultrasone extractie. Ultrasone (of akoestische) cavitatie zijn puur mechanische krachten die de celwanden breken, de doelbestanddelen vrijmaken en de massaoverdracht tussen het inwendige van de cel en het water (oplosmiddel) verbeteren. Ultrasone waterextractie levert dus uitstekende extractieresultaten op.
Koudwaterextractie verbeterd door ultrasoonbehandeling
Koudwaterextractie (infusie met koud water) is aanzienlijk inefficiënter, omdat het gebruik van heet water wordt vermeden. Koud water of water op kamertemperatuur extraheert botanische verbindingen niet erg goed, omdat het koude water heel langzaam in het plantmateriaal trekt en de massaoverdracht bijna te verwaarlozen is. Het voordeel van extractie met koud water is dat er geen temperatuurstijging optreedt, waardoor thermische afbraak van warmtegevoelige verbindingen wordt voorkomen. De zeer slechte extractiedynamiek maakt conventionele koudwaterextractie echter onpraktisch voor commerciële productie. Daarom wordt koudwaterextractie bijna uitsluitend gebruikt in experimentele stadia vanwege de traagheid en inefficiëntie.
De oplossing: Met de introductie van ultrasoon in koudwaterextractie kunnen de traagheid en inefficiëntie van koudwaterweken gemakkelijk worden overwonnen. De ultrasoon versterkte koudwaterextractie maakt het mogelijk om koude extractietemperaturen te handhaven, terwijl intense schuifkrachten worden gekoppeld aan het vast-vloeibaar medium. Als gevolg van het ultrasone extractiemechanisme worden de celwanden geopend en komen de botanische verbindingen snel vrij in het water. Ultrasoon koudwaterextractie en -infusie verandert het koud weken in een zeer efficiënt proces dat een hoge opbrengst en hoogwaardige extracten oplevert binnen een korte extractietijd.
Waterextractie onder druk gecombineerd met ultrasoonbehandeling
Ultrasone extractie wordt gekenmerkt door micromixing, die door trillingen een grotere diffusie van het oplosmiddel in het deeltje en van de binnenkant van het deeltje naar het oppervlak bevordert, waardoor de massaoverdracht wordt geïntensiveerd. Daarnaast verkleint ultrasoon de deeltjesgrootte van het cellulaire materiaal, wat leidt tot verbeterde effecten van ultrasoon-ondersteunde vloeistofextractie onder druk. Kleinere deeltjes van ongeveer 0,68 mm laten hogere opbrengsten zien dan grotere deeltjes (ongeveer 1,05 mm), omdat een groter oppervlak zorgt voor een aanzienlijk grotere massaoverdracht en daardoor een hoger extractierendement. (cf. Zabot et al., 2021)
Ultrasoon geïntensiveerde waterextractie van plantaardig materiaal in water: Ultrasone UIP1000hdT in een groot bekerglas met een plantenslurry. Hier wordt water gebruikt als oplosmiddel, maar ultrasone extractie is compatibel met elk soort oplosmiddel.
- Superieure opbrengst
- Extractie met hoge snelheid
- Extracten van hoge kwaliteit
- Milde, niet-thermische procedure
- Groene oplosmiddelen
- Kosteneffectief
- Eenvoudige en veilige bediening
- Lage investerings- en operationele kosten
- 24/7 werking onder zware omstandigheden
- Groene, milieuvriendelijke methode
Efficiënte extractie van koud water onder druk met ultrageluid
Onder hoge druk wordt de penetratie van koud water in plantenweefsels vergemakkelijkt en worden in water oplosbare fytochemicaliën opgelost zonder thermische ontbinding te veroorzaken. De koudwaterextractiemethode onder hoge druk kan worden gekoppeld aan ultrasoon geluid voor een verbeterde isolatie van polaire en apolaire botanische ingrediënten. Water als niet-toxisch, goedkoop en milieuvriendelijk oplosmiddel is een aantrekkelijk alternatief voor organische oplosmiddelen, vooral als het gaat om de productie van plantaardig voedsel, therapeutica en voedingssupplementen.
Voor een ultrasoon geïntensiveerde koudwaterextractie onder druk wordt een ultrasone sonde (sonotrode) geïntegreerd in de extractietank of flowcel. De tank of flowcel wordt normaal gesproken onder druk gezet met een druk tussen 5 en 100 barg, afhankelijk van de beoogde extractverbindingen. Hielscher Ultrasonics levert zelfs op maat gemaakte industriële ultrasone reactoren en flowcellen, die onder een druk tot 300 barg kunnen worden gezet, zodat u de optimale druk voor uw extractieproces kunt instellen.
Superkritische waterextractie verbeterd door sonificatie
Een ultrasoon versterkte subkritische waterextractie is een andere synergetische techniek, waarbij ultrageluid de massaoverdracht tussen vaste stof en vloeistof verbetert. Subkritische waterextractie (SWE) – ook bekend als extractie van heet water onder druk of extractie van oververhit water – is een minder vaak gebruikte techniek voor de extractie van botanische verbindingen met een lagere polariteit. Bij subkritische waterextractie wordt water in superkritische toestand gebruikt als oplosmiddel.
Wat is subkritisch water en waarom is subkritisch water een goed oplosmiddel voor de extractie van minder polaire plantenverbindingen? “Water heeft veel thermodynamische eigenschappen die sterk beïnvloed worden door temperatuur en druk. Afhankelijk van de omstandigheden kunnen de fysische toestand (vast, vloeibaar of gas), het thermische gedrag, de dichtheid of de viscositeit worden gewijzigd. Door de temperatuur en druk te verhogen tot boven een punt dat bekend staat als het kritieke punt (gedefinieerd op 221 bar en 374 °C), kan water de superkritische toestand bereiken. Onder subkritische omstandigheden, die overeenkomen met temperaturen tussen 100 °C en de kritische temperatuur (374 °C) en een druk tussen 1 bar en de kritische druk (221 bar) om verdamping te voorkomen, neemt de polariteit van water af; dit maakt water een beter oplosmiddel voor de extractie van verschillende organische bioactieve stoffen.” (Li en Chemat, 2019)
Wanneer ultrasoontechniek wordt gecombineerd met subkritische waterextractie, kan de extractie-efficiëntie worden verbeterd door het extractrendement te verhogen en de extractietijd te verkorten. Voor optimale resultaten moet de druk in de gesloten batchreactor of flowcellreactor onder druk ten minste twee keer zo hoog zijn als de waterdampdruk. (Aan het einde van deze pagina vind je een tabel met de dampspanning van water.)
Huang et al. (2010) onderzochten de extractie-effecten van ultrasoon geluid met een lage frequentie en hoog vermogen in combinatie met subkritische waterextractie. Hiervoor werd een ultrasone sonde gekoppeld aan de ketel van het subkritische waterextractieapparaat om vluchtige olie uit Lithospermum erythrorhizon te extraheren. De resultaten toonden aan dat het ultrasone versterkende effect van 20 KHz beter was dan dat van 36 KHz en toenam met het uitgangsvermogen (van 0 tot 250 W). Het subkritische waterextractie-rendement steeg van 1,87% naar 2,39% via ultrasone oscillatie (250 W, 20 KHz) bij een temperatuur van 160°C en een druk van 5 MPa tijdens een 25 minuten durende extractieprocedure. Ultrasoon kan niet alleen het extractierendement verbeteren, maar ook de extractiesnelheid, waardoor tijd wordt bespaard.
Ultrasoon ondersteunde subkritische waterextractie kan worden uitgevoerd bij lagere drukken (bijv. 5barg) dan conventionele subkritische waterextractie (bijv. 10MPa), wat energiekosten bespaart en de extractieprocedure veiliger maakt.
Ultrasone waterextractie van fytochemicaliën uit planten kan in batch en continu worden uitgevoerd. De afbeelding toont de 1000 watt krachtige ultrasoonator UIP1000hdT tijdens batchgewijze extractie van botanische middelen.
De voordelen van ultrasone plantenextractie
Zowel wetenschappelijk onderzoek als industriële toepassing tonen aan dat ultrasone extractie een betrouwbare en eenvoudig te bedienen techniek is, waarvoor geen technische achtergrond of intensieve training nodig is. Zeer hoge extractie-efficiëntie, hoge opbrengsten, lage operationele kosten en lage investeringskosten (vooral in vergelijking met andere technieken zoals CO2 extractoren) en lage energiekosten zijn de belangrijkste voordelen van ultrasone extractoren van het sonde-type.
Andere voordelen die van de ultrasone extractietechnologie de voorkeursmethode maken, zijn extracten van hoge kwaliteit dankzij lage extractietemperaturen, betrouwbare resultaten (herhaalbaarheid / reproduceerbaarheid), volledig lineaire schaalbaarheid naar elk productieniveau en weinig onderhoud.
"Andere voordelen die verbonden zijn aan het gebruik van ultrasone sonde-extractie zijn eenvoudige verwerking van het extract, snelle uitvoering, geen residuen, hoge opbrengst, milieuvriendelijk, verbeterde kwaliteit en het voorkomen van afbraak van het extract.”
(vgl. Chemat en Khan, 2011)
Extractieopstelling voor botanische isolatie: Sonde-type ultrasoonapparaat UP400STBüchi-vacuümfilter en rotor-verdamper voor de extractie van fytochemicaliën.
Ultrasoonapparaten met hoge prestaties voor waterextractie
Hielscher ultrasone extractors zijn een gevestigde waarde op het gebied van botanische extractie, ongeacht het gebruikte oplosmiddel. Producenten van extracten – zowel kleinere, exclusieve fabrikanten van niche-extracten als grootschalige massaproducenten – vinden in Hielscher’ breed equipment portfolio de ideale ultrasone extractieapparatuur voor hun productievereisten. Zowel batch- als continue inline procesopstellingen zijn direct beschikbaar en kunnen van de plank worden geleverd. Omdat ultrasone extractie geschikt is om met elk oplosmiddel te werken, kan het flexibel worden toegepast voor elke extractie van plantaardig materiaal. Door water als oplosmiddel te gebruiken, kunnen organische gecertificeerde extracten worden geproduceerd zonder het gebruik van zeer dure “biologisch” ethanol. (Natuurlijk moet het plantmateriaal organisch geteeld zijn om een organisch waterextract te produceren).
Zeer efficiënte extractie met Hielscher ultrasoontechniek
Hielscher ultrasone extractors verstoren plantencellen op efficiënte wijze, vergroten het oppervlak van het plantmateriaal voor penetratie van oplosmiddelen en massaoverdracht voor het vrijkomen van fytochemicaliën (secundaire metabolieten). Hielscher extractors zijn ontworpen met het oog op gebruiksvriendelijkheid, zijn snel geïnstalleerd en kunnen veilig en intuïtief worden bediend.
Voldoen aan de hoogste kwaliteitsnormen – Ontworpen & Gefabriceerd in Duitsland
De geavanceerde hardware en slimme software van Hielscher ultrasone machines zijn ontworpen om betrouwbare ultrasone extractieresultaten uit uw botanische grondstof te garanderen met reproduceerbare resultaten en een gebruiksvriendelijke, veilige bediening. Robuustheid, betrouwbaarheid, 24/7 werking onder volle belasting en eenvoudige bediening vanuit het oogpunt van de werknemer zijn verdere kwaliteitsfactoren die de Hielscher ultrasoonmachines gunstig maken.
Hielscher ultrasone extractors worden wereldwijd gebruikt voor hoogwaardige fytochemische extractie. Hielscher ultrasone extractors leveren botanische verbindingen van hoge kwaliteit op en worden daarom niet alleen gebruikt door kleinere producenten van speciale en boutique extracten, maar vooral bij de industriële productie van algemeen verkrijgbare extracten, voedingssupplementen en therapeutica. Dankzij hun robuuste hardware en slimme software kunnen Hielscher ultrasone processors eenvoudig worden bediend en gecontroleerd.
Automatische gegevensprotocollering
Om aan de productienormen van voedingsmiddelen, voedingssupplementen en therapeutische producten te voldoen, moeten productieprocessen gedetailleerd worden bewaakt en geregistreerd. De digitale ultrasoonapparatuur van Hielscher Ultrasonics beschikt over automatische gegevensprotocollering. Dankzij deze slimme functie worden alle belangrijke procesparameters zoals ultrasone energie (totale en netto energie), temperatuur, druk en tijd automatisch opgeslagen op een ingebouwde SD-kaart zodra het apparaat wordt ingeschakeld. Procesbewaking en gegevensregistratie zijn belangrijk voor continue processtandaardisatie en productkwaliteit. Door de automatisch geregistreerde procesgegevens te raadplegen, kunt u eerdere sonicatieruns herzien en het resultaat evalueren.
Een andere gebruiksvriendelijke functie is de browserafstandsbediening van onze digitale ultrasone systemen. Via browserbesturing op afstand kunt u uw ultrasone processor overal vandaan starten, stoppen, afstellen en controleren.
Wilt u meer weten over de voordelen van ultrasone waterextractie uit plantaardig materiaal? Neem dan nu contact met ons op om het productieproces van uw botanische extracten te bespreken! Onze goed ervaren medewerkers delen graag meer informatie over ultrasone extractie, onze ultrasone systemen en prijzen!
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 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 |
| n.v.t. | 10 tot 100 l/min | UIP16000 |
| n.v.t. | groter | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
Technische informatie over ultrasone waterextractie
Conventionele extractiemethoden zoals maceratie, infusie, percolatie, afkooksel, refluxextractie, stoomdestillatie, sublimatie en persen worden vaak gebruikt voor het extraheren van medicinale verbindingen uit planten. De nadelen van deze methoden zijn onder andere het tijdrovende proces, de slechte zuiverheid en de lage efficiëntie.
Procesparameters die ultrasone extractie beïnvloeden
Extractie met behulp van ultrasoon geluid staat bekend om zijn unieke eigenschappen en voordelen, die van sonicatie de superieure extractietechniek maken in vergelijking met conventionele extractiemethoden van botanische verbindingen. Een groot voordeel van ultrasone extractie ligt in de nauwkeurige aanpasbaarheid van ultrasone verwerkingsfactoren (zoals amplitude, tijd, temperatuur, druk), waardoor het ultrasone proces optimaal kan worden afgestemd op de doelverbinding. Elk plantaardig materiaal heeft ideale extractieparameters, waaronder de beste opbrengst, kwaliteit en extractiesnelheid worden bereikt. Met het ultrasone extractieproces kunnen deze optimale extractieomstandigheden perfect worden aangepast.
Ultrasone amplitude
De amplitude is de trillingsverplaatsing van de ultrasone sonde (sonotrode). Hoe hoger de amplitude, hoe intenser de trilling en cavitatie in de gesoniseerde vloeistof. Hielscher Ultrasonics is gespecialiseerd in hoogwaardige ultrasone sondes die nauwkeurig instelbare amplitudes kunnen leveren. Op maat gemaakte sondes, die tot 200 µm kunnen leveren bij continue 24/7 werking, zijn direct uit voorraad leverbaar. Voor nog hogere amplitudes kunnen ook op maat gemaakte ultrasone sonotrodes eenvoudig worden vervaardigd.
De amplitude is één – als dit niet de meest – belangrijke parameter voor efficiënte plantenextractie. Hoge amplitudes creëren de vereiste krachten om celwanden op te breken en intracellulair materiaal vrij te maken. Hierdoor wordt ultrasoonbehandeling met hoge prestaties zo doeltreffend bij botanische extractie.
Tijd/duur van de ultrasone behandeling
Extractie met behulp van ultrasone trillingen duurt meestal veel korter dan traditionele methoden, omdat de botanische verbindingen door middel van ultrasone trillingen met een aanzienlijk hogere extractiesnelheid vrijkomen. Ultrasoon maken kortere extractieprocedures mogelijk, waardoor de geëxtraheerde verbindingen niet overmatig worden verwerkt. Een kortere verwerking dankzij ultrasoon geluid betekent een hogere verwerkingscapaciteit en een hogere extractkwaliteit.
Gepulseerde ultrasone behandeling
Ultrasone pulsatie is een behandelingsmodus waarbij de ultrasone behandeling wordt onderbroken door gedefinieerde pauzecycli (bijv. 50% duty cycle: 30 sec. AAN, 30 sec. De duty cycle van ultrageluid (ook bekend als pulsmodus of ultrasone pulsatiecycli) verwijst naar het percentage van de tijd gedurende welke ultrageluid in het medium wordt gekoppeld (pulsduur) gedurende één pulsperiode. Een 50% cyclusmodus zou bijvoorbeeld 30 sec. AAN, 30 sec. UIT. Tijdens de pauzecyclus van een duty cycle komt de gesoneerde vloeistof voor een bepaalde tijd (bijv. 30 sec.) terug in een ongestoorde toestand, wat goed is voor de warmteafvoer om een beoogde verwerkingstemperatuur te handhaven. De duty cycle van sonicatie is minder belangrijk voor de extractie-efficiëntie, maar wordt gebruikt om een bepaalde procestemperatuur te handhaven.
Hydrostatische druk
Druk is een andere zeer belangrijke parameter voor ultrasone processen. Door hydrostatische druk toe te passen op het gesoneerde medium wordt de intensiteit van cavitatie beïnvloed. Onder verhoogde druk wordt de intensiteit van ultrasone (akoestische) cavitatie verhoogd. Hielscher Ultrasonics biedt verschillende soorten ultrasone batchreactoren en flowcellen die onder druk kunnen worden gezet voor intensievere sonificatieresultaten.
Extractie temperatuur
Net als elke mechanische behandeling veroorzaakt ultrasoonbehandeling een temperatuurstijging, wat in overeenstemming is met de 2e wet van de thermodynamica. Desondanks is ultrasoonbehandeling een niet-thermische behandelingstechniek, aangezien behandelingen met ultrasoon geluid gebaseerd zijn op zuiver mechanische krachten (ook wel sonomechanische krachten genoemd). De extractietemperatuur tijdens ultrasone extractie kan efficiënt worden geregeld en binnen een bepaald geselecteerd temperatuurbereik worden gehouden. Alle Hielscher digitale ultrasoonprocessoren zijn uitgerust met een insteekbare temperatuursensor en slimme software, waarmee een bepaald temperatuurbereik voor het proces kan worden ingesteld. Wanneer dit temperatuurbereik wordt overschreden, pauzeert de ultrasoonprocessor totdat de temperatuur weer binnen het geselecteerde bereik ligt en gaat dan automatisch verder met de sonicatieprocedure. Deze slimme functie van Hielscher ultrasoonapparaten zorgt voor een nauwkeurig controleerbaar sonicatieproces en ideale resultaten.
Aangezien de extractietemperatuur per botanische verbinding en plant kan verschillen, is temperatuur een belangrijke factor die niet mag worden verwaarloosd tijdens de optimalisatie van het ultrasone proces. 80°C bleek bijvoorbeeld ideaal te zijn voor een maximale opbrengst van flavonoïden uit Sophora flavescens, terwijl de beste resultaten werden verkregen bij 50°C voor de extractie van arabinoxylan uit tarwezemelen.
Gebruik elk oplosmiddel voor ultrasone extractie
Verschillende botanische verbindingen hebben verschillende polariteiten, die hun oplosbaarheid in verschillende oplosmiddelen beïnvloeden. Saponinen en polysacchariden zijn bijvoorbeeld polairder en zijn daarom goed oplosbaar in water, omdat water sterk polair is. Fenolverbindingen zoals anthocyanen en chlorogeenzuur zijn daarentegen vrij apolair en lossen daarom beter op in een minder polair oplosmiddel zoals ethanol. De keuze van het oplosmiddel moet dus worden afgestemd op de oplosbaarheid van de beoogde verbindingen om een hoge extractie-efficiëntie te verkrijgen. Water is bijvoorbeeld een goed oplosmiddel voor de extractie van polaire verbindingen zoals psilocybine uit paddenstoelen en oligosacchariden, glycosiden en flavanoïden, terwijl een ethanol/watermengsel met een ethanolconcentratie van 60% (v/v) geschikt is voor de ultrasoon ondersteunde extractie van bijvoorbeeld apigenine, baicaline en luteolineverbindingen.
Lees meer over oplosmiddelen, polariteit van oplosmiddelen en de meest geschikte oplosmiddelen voor ultrasone extractie!
Water als extractiemiddel
Water is het meest polaire oplosmiddel en is geschikt voor de extractie van een groot aantal polaire verbindingen. De belangrijkste voordelen zijn het vermogen om een breed scala aan stoffen op te lossen. Bovendien is het goedkoop, niet giftig, veilig en onbrandbaar. Nadelen zijn de sterke selectiviteit voor polaire verbindingen vanwege de hoge polariteit. Door het hoge kookpunt van 100°C vereist het concentreren van het extract (bijv. via destillatie of rotorverdamping) een grote hoeveelheid energie. Bovendien is water gevoelig voor bacterie- en schimmelgroei.
Ultrasone frequentie
De ultrasone frequentie rond 20 kHz is vastgesteld als de krachtigste en efficiëntste voor botanische extractie. heeft invloed op de efficiëntie van ultrasone extractie bij de extractie van medicinale verbindingen uit planten. In het algemeen genereert de lage ultrasone frequentie (d.w.z. bij ongeveer 20 kHz) meer intense cavitatie (sonomechanische effecten), wat resulteert in een hogere efficiëntie van de extractieprocedure.
Het plantmateriaal
Plantaardige materialen kunnen sterk variëren in structuur en stijfheid van hun cellen. Afhankelijk van de samenstelling van de celwand, die cellulose, hemicellulose, lignine, pectische polysachariden, eiwitten, fenolische en niet-celluloseverbindingen en water kan bevatten, kunnen celwanden stevig of zacht zijn. Verschillende plantensoorten en delen bevatten verschillende soorten en hoeveelheden van deze celwandcomponenten. Daarom vereist elk type plant specifieke verwerkingsparameters voor optimale extractieresultaten.
Omdat de intensiteit nauwkeurig kan worden afgesteld, kunnen Hielscher ultrasone extractoren zachte en harde celwanden op betrouwbare wijze breken. Zachte celwanden hebben minder intense ultrasoonbehandeling nodig, terwijl stevige celstructuren baat hebben bij een intensievere behandeling.
De grondstof voor botanische extractie kan vers geoogst (nat) of gedroogd zijn. Ultrasone extractie is geschikt voor zowel verse/natte als gedroogde planten. De deeltjesgrootte van de vaste plantendelen is een andere belangrijke factor: Een hoog oppervlak (d.w.z. kleine deeltjesgrootte) is gunstig omdat het een groot contactoppervlak biedt voor de ultrasone cavitatieschuifkrachten, wat resulteert in een hoger rendement. Daarom wordt plantaardig materiaal gemacereerd of vermalen tot kleine stukjes (ongeveer 3-5 mm).
Waarom is ultrasone extractie de beste methode?
Efficiëntie
- hogere opbrengsten
- Snel extractieproces – binnen enkele minuten
- Extracten van hoge kwaliteit – milde, niet-thermische extractie
- Groene oplosmiddelen (water, ethanol, glycerine, plantaardige oliën, NADES etc.)
Eenvoud
- Plug-and-play - instellen en gebruiken binnen enkele minuten
- Hoge verwerkingscapaciteit - Voor grootschalige productie van extracten
- Batchgewijze of continue inline werking
- Eenvoudig installeren en opstarten
- Draagbaar / verplaatsbaar - Draagbare units of gebouwd op wielen
- Lineaire schaalvergroting - voeg parallel nog een ultrasoon systeem toe om de capaciteit te verhogen
- Bewaking en bediening op afstand - via pc, smartphone of tablet
- Geen procesbewaking nodig - Opzetten en uitvoeren
- Hoge prestaties - ontworpen voor continue 24/7 productie
- Robuustheid en weinig onderhoud
- hoge kwaliteit – ontworpen en gebouwd in Duitsland
- Snel laden en lossen tussen kavels
- Gemakkelijk schoon te maken
Veiligheid
- Eenvoudig en veilig te gebruiken
- Extractie zonder oplosmiddelen of op basis van oplosmiddelen (water, ethanol, plantaardige oliën, glycerine, enz.)
- Geen hoge druk en temperaturen
- ATEX-gecertificeerde explosieveilige systemen beschikbaar
- Eenvoudig te bedienen (ook via afstandsbediening)
Literatuur / Referenties
- Ping-ping Huang, Ri-fu Yang, Tai-qiu Qiu, Wei Zhang & Chun-mei Li (2010): Ultrasound-Enhanced Subcritical Water Extraction of Volatile Oil from Lithospermum erythrorhizon. Separation Science and Technology, 45:10, 1433-1439.
- Zabot, G. L., Viganó, J., & Silva, E. K. (2021): Low-Frequency Ultrasound Coupled with High-Pressure Technologies: Impact of Hybridized Techniques on the Recovery of Phytochemical Compounds. Molecules, 26(17), 2021. 5117.
- Li, Ying; Chemat, Farid (2019): Plant Based “Green Chemistry 2.0”: Moving from Evolutionary to Revolutionary. Springer Science 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.
- Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk (2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
- algen
- anthocyanen
- artemisinine
- astragalus
- Baggibuti
- Bittere Meloen
- cannabis
- Chilipepers
- kaneel
- Schil van citrusvruchten
- cacao
- koffie
- Cucurmin
- eendenkroos
- Vlierbes
- knoflook
- gember
- groene thee
- hop
- Kratom
- geneeskrachtige kruiden
- Silymarine van Mariadistel
- Monniksvrucht
- paddenstoelen
- Olijfbladeren
- Granaatappel
- quercetine
- Quillaja
- saffraan
- stevia
- tabak
- vanille
- Banisteriopsis caapi
en nog veel meer!
Tabel: Dampdruk van water
| temperatuur in °C |
Dampdruk in mmHg (Torr) |
Dampdruk in Hectopascal hPa |
| -80 | 0,00041 | 0,00055 |
| -75 | 0,000915 | 0,00122 |
| -70 | 0,00196 | 0,00261 |
| -65 | 0,00405 | 0,0054 |
| -60 | 0,008101 | 0,0108 |
| -55 | 0,0157 | 0,02093 |
| -50 | 0,02952 | 0,03936 |
| -45 | 0,05402 | 0,07202 |
| -40 | 0,09631 | 0,1284 |
| -39,5 | 0,1019 | 0,1359 |
| -39 | 0,1078 | 0,1437 |
| -38,5 | 0,114 | 0,1520 |
| -38 | 0,1206 | 0,1607 |
| -37,5 | 0,1274 | 0,1699 |
| -37 | 0,1347 | 0,1796 |
| -36,5 | 0,1423 | 0,1897 |
| -36 | 0,1503 | 0,2004 |
| -35,5 | 0,1587 | 0,2116 |
| -35 | 0,1676 | 0,2235 |
| -34,5 | 0,1769 | 0,2359 |
| -34 | 0,1867 | 0,2490 |
| -33,5 | 0,197 | 0,2627 |
| -33 | 0,2078 | 0,2771 |
| -32,5 | 0,2192 | 0,2923 |
| -32 | 0,2311 | 0,3082 |
| -31,5 | 0,2437 | 0,3249 |
| -31 | 0,2568 | 0,3424 |
| -30,5 | 0,2706 | 0,3608 |
| -30 | 0,2851 | 0,3801 |
| -29,5 | 0,3003 | 0,4004 |
| -29 | 0,3162 | 0,4216 |
| -28,5 | 0,333 | 0,4439 |
| -28 | 0,3505 | 0,4673 |
| -27,5 | 0,3688 | 0,4918 |
| -27 | 0,3881 | 0,5174 |
| -26,5 | 0,4083 | 0,5443 |
| -26 | 0,4294 | 0,5725 |
| -25,5 | 0,4515 | 0,6020 |
| -25 | 0,4747 | 0,6329 |
| -24,5 | 0,4989 | 0,6652 |
| -24 | 0,5243 | 0,6991 |
| -23,5 | 0,5509 | 0,7345 |
| -23 | 0,5787 | 0,7716 |
| -22,5 | 0,6078 | 0,8104 |
| -22 | 0,6383 | 0,851 |
| -21,5 | 0,6701 | 0,8934 |
| -21 | 0,7034 | 0,9377 |
| -20,5 | 0,7381 | 0,9841 |
| -20 | 0,77451 | 1,0326 |
| -19,5 | 0,81251 | 1,0833 |
| -19 | 0,85222 | 1,1362 |
| -18,5 | 0,89368 | 1,1915 |
| -18 | 0,93698 | 1,2492 |
| -17,5 | 0,98222 | 1,3095 |
| -17 | 1,0295 | 1,3725 |
| -16,5 | 1,0787 | 1,4382 |
| -16 | 1,1302 | 1,5068 |
| -15,5 | 1,1839 | 1,5783 |
| -15 | 1,2399 | 1,653 |
| -14,5 | 1,2983 | 1,7309 |
| -14 | 1,3593 | 1,8122 |
| -13,5 | 1,4228 | 1,8969 |
| -13 | 1,489 | 1,9852 |
| -12,5 | 1,5581 | 2,0773 |
| -12 | 1,6300 | 2,1732 |
| -11,5 | 1,705 | 2,2732 |
| -11 | 1,7832 | 2,3774 |
| -10,5 | 1,8646 | 2,4859 |
| -10 | 1,9494 | 2,5990 |
| -9,5 | 2,0377 | 2,7168 |
| -9 | 2,1297 | 2,8394 |
| -8,5 | 2,2254 | 2,9670 |
| -8 | 2,325 | 3,0998 |
| -7,5 | 2,4287 | 3,2380 |
| -7 | 2,5366 | 3,3819 |
| -6,5 | 2,6489 | 3,5316 |
| -6 | 2,7657 | 3,6873 |
| -5,5 | 2,8872 | 3,8492 |
| -5 | 3,0134 | 4,0176 |
| -4,5 | 3,1448 | 4,1927 |
| -4 | 3,2813 | 4,3747 |
| -3,5 | 3,4232 | 4,5639 |
| -3 | 3,5707 | 4,7606 |
| -2,5 | 3,724 | 4,9649 |
| -2 | 3,8832 | 5,1772 |
| -1,5 | 4,0486 | 5,3977 |
| -1 | 4,2204 | 5,6267 |
| -0,5 | 4,3987 | 5,8645 |
| 0 | 4,5840 | 6,1115 |
| 0,01 | 4,58780 | 6,11657 |
| 1 | 4,9286 | 6,5709 |
| 2 | 5,2954 | 7,0599 |
| 3 | 5,6861 | 7,5808 |
| 4 | 6,1021 | 8,1355 |
| 5 | 6,5449 | 8,7258 |
| 6 | 7,0158 | 9,3536 |
| 7 | 7,5164 | 10,021 |
| 8 | 8,0482 | 10,730 |
| 9 | 8,6130 | 11,483 |
| 10 | 9,2123 | 12,282 |
| 11 | 9,8483 | 13,130 |
| 12 | 10,522 | 14,028 |
| 13 | 11,237 | 14,981 |
| 14 | 11,993 | 15,990 |
| 15 | 12,795 | 17,058 |
| 16 | 13,642 | 18,188 |
| 17 | 14,539 | 19,384 |
| 18 | 15,487 | 20,647 |
| 19 | 16,489 | 21,983 |
| 20 | 17,546 | 23,393 |
| 21 | 18,663 | 24,882 |
| 22 | 19,841 | 26,453 |
| 23 | 21,085 | 28,111 |
| 24 | 22,395 | 29,858 |
| 25 | 23,776 | 31,699 |
| 26 | 25,231 | 33,639 |
| 27 | 26,763 | 35,681 |
| 28 | 28,376 | 37,831 |
| 29 | 30,071 | 40,092 |
| 30 | 31,855 | 42,470 |
| 31 | 33,730 | 44,969 |
| 32 | 35,700 | 47,596 |
| 33 | 37,769 | 50,354 |
| 34 | 39,942 | 53,251 |
| 35 | 42,221 | 56,290 |
| 36 | 44,613 | 59,479 |
| 37 | 47,121 | 62,823 |
| 38 | 49,750 | 66,328 |
| 39 | 52,506 | 70,002 |
| 40 | 55,391 | 73,849 |
| 41 | 58,413 | 77,878 |
| 42 | 61,577 | 82,096 |
| 43 | 64,886 | 86,508 |
| 44 | 68,349 | 91,124 |
| 45 | 71,968 | 95,950 |
| 46 | 75,749 | 100,99 |
| 47 | 79,709 | 106,27 |
| 48 | 83,834 | 111,77 |
| 49 | 88,147 | 117,52 |
| 50 | 92,648 | 123,52 |
| 51 | 97,343 | 129,78 |
| 52 | 102,24 | 136,31 |
| 53 | 107,35 | 143,12 |
| 54 | 112,67 | 150,22 |
| 55 | 118,23 | 157,62 |
| 56 | 124,01 | 165,33 |
| 57 | 130,03 | 173,36 |
| 58 | 136,29 | 181,71 |
| 59 | 142,82 | 190,41 |
| 60 | 149,61 | 199,46 |
| 61 | 156,67 | 208,88 |
| 62 | 164,02 | 218,67 |
| 63 | 171,65 | 228,85 |
| 64 | 179,59 | 239,43 |
| 65 | 187,83 | 250,42 |
| 66 | 196,39 | 261,83 |
| 67 | 205,28 | 273,68 |
| 68 | 214,51 | 285,99 |
| 69 | 224,09 | 298,76 |
| 70 | 234,03 | 312,01 |
| 71 | 244,33 | 325,75 |
| 72 | 255,02 | 340,00 |
| 73 | 266,11 | 354,78 |
| 74 | 277,59 | 370,09 |
| 75 | 289,49 | 385,95 |
| 76 | 301,82 | 402,39 |
| 77 | 314,58 | 419,41 |
| 78 | 327,80 | 437,03 |
| 79 | 341,48 | 455,27 |
| 80 | 355,63 | 474,14 |
| 81 | 370,28 | 493,67 |
| 82 | 385,43 | 513,87 |
| 83 | 401,10 | 534,76 |
| 84 | 417,30 | 556,35 |
| 85 | 434,04 | 578,67 |
| 86 | 451,33 | 601,73 |
| 87 | 469,21 | 625,56 |
| 88 | 487,67 | 650,17 |
| 89 | 506,73 | 675,58 |
| 90 | 526,41 | 701,82 |
| 91 | 546,72 | 728,90 |
| 92 | 567,68 | 756,84 |
| 93 | 589,31 | 785,68 |
| 94 | 611,61 | 815,41 |
| 95 | 634,61 | 846,08 |
| 96 | 658,34 | 877,71 |
| 97 | 682,78 | 910,30 |
| 98 | 707,98 | 943,90 |
| 99 | 733,95 | 978,52 |
| 100 | 760,00 | 1013,3 |
| 101 | 787,57 | 1050,0 |
| 102 | 815,86 | 1087,7 |
| 103 | 845,12 | 1126,7 |
| 104 | 875,06 | 1166,7 |
| 105 | 906,07 | 1208,0 |
| 106 | 937,92 | 1250,5 |
| 107 | 970,60 | 1294,0 |
| 108 | 1004,42 | 1339,12 |
| 109 | 1038,92 | 1385,11 |
| 110 | 1074,56 | 1432,63 |
| 111 | 1111,20 | 1481,48 |
| 112 | 1148,74 | 1531,53 |
| 113 | 1187,42 | 1583,10 |
| 114 | 1227,25 | 1636,20 |
| 115 | 1267,98 | 1690,50 |
| 120 | 1489,14 | 1985,36 |
| 125 | 1740,93 | 2321,05 |
| 130 | 2026,10 | 2701,24 |
| 135 | 2347,26 | 3129,42 |
| 140 | 2710,92 | 3614,26 |
| 145 | 3116,76 | 4155,34 |
| 150 | 3570,48 | 4760,25 |
| 175 | 6694,08 | 8924,71 |
| 200 | 11659,16 | 15544,27 |
| 225 | 19123,12 | 25495,40 |
| 250 | 29817,84 | 39753,85 |
| 275 | 44580,84 | 59436,23 |
| 300 | 64432,8 | 85903,3 |
| 325 | 90447,6 | 120587 |
| 350 | 124001,6 | 165321,9 |
| 360 | 139893,2 | 186508,9 |
| 365 | 148519,2 | 198009,3 |
| 366 | 150320,4 | 200410,7 |
| 367 | 152129,2 | 202822,3 |
| 368 | 153960,8 | 205264,2 |
| 369 | 155815,2 | 207736,5 |
| 370 | 157692,4 | 210239,2 |
| 371 | 159584,8 | 212762,2 |
| 372 | 161507,6 | 215325,8 |
| 373 | 163468,4 | 217939,9 |
| 373,946 | 165452,0 | 220584,5 |
Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren van lab naar industrieel formaat.




