Strategieën voor hogere opbrengsten bij plantenextractie
Om hoogwaardige extracten van botanische middelen te produceren met een hoge efficiëntie, d.w.z. een hoge opbrengst van hoogwaardige extracten binnen een korte extractietijd, is een hoogwaardige extractietechniek nodig. Ultrasone extractie is een procesintensieve techniek die het mogelijk maakt om een breed scala aan grondstoffen te gebruiken en op een snelle en kosteneffectieve manier hoge opbrengsten van superieure extracten te produceren.
Eersteklas botanische extracten met ultrageluid
Wanneer een specifieke bioactieve verbinding of een bioactieve fractie uit een botanisch product wordt geëxtraheerd, hebben verschillende factoren invloed op het extractieproces. Naast de extractietechnologie (bijv. ultrasone extractie) zijn de polariteit van het oplosmiddel, de grondstof en de voorbehandeling, de verhouding vast/vloeibaar (d.w.z. verhouding plantmateriaal/oplosmiddel), de extractietijd en de temperatuur belangrijke procesfactoren die zorgvuldig overwogen moeten worden. Ultrasoon ondersteunde extractie (UAE) maakt ideale verwerkingsomstandigheden mogelijk, die tegelijkertijd worden gekenmerkt door mildheid en hoge efficiëntie. Vrije keuze van milde oplosmiddelen of koudwaterextractie, lage temperaturen en korte verwerkingstijden maken van ultrasone extractie de superieure extractietechniek, die thermische of chemische degradatie van de bioactieve moleculen voorkomt. Bovendien kan UAE de volledige beschikbare hoeveelheid bioactieve moleculen uit de plantengrondstof vrijmaken. Daarom is ultrasoonextractie de meest gebruikte extractietechniek voor de productie van krachtige extracten.
Botanische extractie met de UP400St (400W, 24kHz)
Wat maakt ultrasone extractie superieur?
Ultrasoon ondersteunde extractie (UAE) is een zeer efficiënte extractietechniek die gebaseerd is op zuiver mechanische krachten. Ultrasone of akoestische cavitatie wordt gekenmerkt door intense schuifkrachten en lokaal optredende hoge temperatuur- en drukverschillen. Deze zeer intense cavitatiekrachten veroorzaken zogenaamde sonoporatie, wat het ontstaan van nieuwe en de vergroting van bestaande poriën in het celmembraan en de verstoring van plantencelstructuren inhoudt. De ultrasoon geïntensiveerde stroom van oplosmiddel in en uit het celinterieur draagt bij aan het snel en volledig vrijkomen van de botanische stoffen. Door uitsluitend mechanische krachten te gebruiken, verandert UAE de botanische moleculen niet via chemicaliën of intense hittebehandeling en voorkomt daarmee chemische of door hitte veroorzaakte veranderingen van de bioactieve stoffen in botanische middelen. Als gevolg hiervan produceert ultrasone extractie hoogwaardige extracten met een volledig spectrum die de volledige effecten van gecombineerde botanische stoffen bieden, het zogenaamde entourage-effect.
Ultrasone extractie: Milde, niet-thermische, maar zeer efficiënte techniek voor hoge opbrengsten van extracten van topkwaliteit.
Vergelijking van ultrasone extractie met andere technieken
Ultrasone extractie is een veelgebruikte techniek om bioactieve stoffen zoals antioxidanten, polyfenolen, polysacchariden, eiwitten, lipiden, cannabinoïden en andere fytochemicaliën vrij te maken en te isoleren uit plantaardige materialen.Sonificatie is de methode waaraan de voorkeur wordt gegeven vanwege de vele voordelen, zoals een hoge/volledige extractieopbrengst, snelle, niet-thermische verwerking, compatibiliteit met vrijwel alle oplosmiddelen (bijv. water, ethanol, methanol, isopropanol, plantaardige oliën, glycerine etc.), eenvoudige en veilige bediening, weinig onderhoud en vele andere.
In de onderstaande tabel wordt ultrasone extractie vergeleken met andere conventionele extractiemethoden, waarbij de voordelen van UAE worden onderstreept.
Ultrasone afzuigers van Hielscher blinken uit in efficiëntie, betrouwbaarheid en gebruiksvriendelijkheid
| ultrasone extractie | maceratie | CO2 Extractie | Soxhlet | Percolatie | |
|---|---|---|---|---|---|
| oplosmiddel | compatibel met bijna alle oplosmiddelen | water, waterige en niet-waterige oplosmiddelen | CO2 | water, waterige en niet-waterige oplosmiddelen | organische oplosmiddelen |
| temperatuur | niet-thermische extractie, nauwkeurige temperatuurregeling |
omgeving | onder hitte | omgevingstemperatuur, af en toe wordt warmte toegepast |
boven de kritische temperatuur van 31°C |
| druk | beide, atmosferisch of verhoogde druk mogelijk |
atmosferisch | atmosferisch | atmosferisch | zeer hoge druk (boven de kritische druk van 74 bar) |
| Verwerkingstijd | Snel | zeer traag | langzaam | zeer traag | Matig |
| Hoeveelheid oplosmiddel | laag, hoge vaste lading plantaardig materiaal in het oplosmiddel, vooral wanneer een stromingscel setup wordt gebruikt |
groot | Matig | groot | grote hoeveelheden Superkritisch CO2 |
| Polariteit van natuurlijk extract | afhankelijk van oplosmiddel; om apolaire en polaire verbindingen, een extractie in twee fasen het gebruik van twee oplosmiddelen wordt aanbevolen |
afhankelijk van oplosmiddel | afhankelijk van oplosmiddel | afhankelijk van oplosmiddel | afhankelijk van druk (onder hogere druk polairder) |
| Flexibiliteit / Schaalbaarheid | voor batch- en inline-extractie, lineaire schaalbaarheid |
alleen batch-extractie, beperkte schaalbaarheid |
alleen batch-extractie, beperkte schaalbaarheid |
alleen batch-extractie, beperkte schaalbaarheid |
alleen batch-extractie, beperkte lineaire schaalbaarheid, erg duur |
Waarom is ultrasone extractie zo efficiënt?
Het extractiestimulerende mechanisme van ultrageluid wordt voornamelijk toegeschreven aan het fenomeen van akoestische cavitatie. Ultrasone cavitatie veroorzaakt botsingen tussen deeltjes van de plantaardige biomassa, wat resulteert in interparticulaire fractionering en verkleining van de deeltjesgrootte. Wanneer cavitatiebellen op het oppervlak van de plantaardige vaste stoffen instorten, vergroten erosie en sonoporatie het deeltjesoppervlak verder. De daardoor versterkte massaoverdracht vergemakkelijkt het vrijkomen van moleculen zoals eiwitten, lipiden, suikers, vitaminen, antioxidanten, fytochemicaliën en voedingsvezels. Ultrasoon gegenereerde schuifkrachten verbeteren de penetratie van het oplosmiddel in de celmatrix van het plantaardige materiaal en verbeteren de doorlaatbaarheid van de celmembranen. Deze mechanismen van krachtige ultrasone trillingen zijn verantwoordelijk voor de aanzienlijke procesintensivering die wordt bereikt wanneer ultrasone trillingen worden toegepast voor botanische extractie.
- hoge opbrengsten
- extracten van topkwaliteit
- zeer efficiënt, snel proces
- lage bedrijfskosten
- reproduceerbare resultaten
- lineaire schaalbaarheid
- eenvoudig & veilige werking
- robuustheid
Technische informatie over Hielscher ultrasone afzuigers en hun voordelen!
Hielscher Ultrasonics ontwerpt, produceert en distribueert hoogwaardige ultrasone extractors voor batch- en continue verwerking op elke productieschaal. Naast de hoogste technische normen en uitstekende robuustheid en een 24/7/365 werking voor een zeer efficiënte werking, zijn de Hielscher ultrasoonmachines eenvoudig en betrouwbaar te bedienen. Hoge efficiëntie, slimme software, intuïtief menu, automatische gegevensprotocollering en browserafstandsbediening zijn slechts enkele kenmerken die Hielscher-extractors onderscheiden van andere extractieapparatuur.
Voordelen van Hielscher ultrasone afzuigers
Efficiëntie
- hogere opbrengsten
- Snel extractieproces – binnen enkele minuten
- Extracten van hoge kwaliteit – milde, niet-thermische extractie
- Groene oplosmiddelen (water, ethanol, glycerine, plantaardige oliën enz.)
Eenvoud
- Plug 'n’ spelen - Opzetten en trainen binnen enkele uren
- Hoge verwerkingscapaciteit - Voor grootschalige productie van extracten
- Batchgewijze of continue inline werking
- Eenvoudige installatie - Ondersteunt meerdere voltages en vereist slechts een aansluiting van vier slangen
- Beweegbaar
- 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 ontladen tussen batches
- eenvoudig te reinigen
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)
Oplosmiddelen voor ultrasone extractie
Kies het ideale oplosmiddel voor je extractieproces: water, water-alcoholmengsel, isopropylalcohol, hexaan, ethanol, methanol, butaan, plantaardige oliën, glycerine,
niet-giftige oplosmiddelen en alle andere standaard oplosmiddelen zijn compatibel met ultrasone extractie.
Ultrasone koudwaterextractie: Hoewel water technisch gezien een oplosmiddel is, het zogenaamde universele oplosmiddel, wordt een extractie op basis van water over het algemeen beschouwd als een niet-oplosmiddel extractie. Voor een ultrasone extractie zonder oplosmiddelen zijn geen vreemde stoffen nodig. De slurry van water en plantaardig materiaal wordt gesoneerd om de celwanden van de plant te breken zodat de bioactieve moleculen vrijkomen in het water (oplosmiddel). Sonificatie is een zuiver mechanische methode die de grondstof en het extract niet chemisch verandert. Daarom is ultrasone extractie de techniek bij uitstek om botanische extracten van hoge kwaliteit te produceren.
ultrasone sonde UIP1000hdT met roerder voor de productie van botanische extracten zoals cannabinoïden (bijv. CBD, THC, CBG)
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone extractors (batchverwerking en doorstroomverwerking) bij benadering:
| 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!
Industriële installatie van de ultrasone extractor UIP4000hdT voor de productie van botanische extracten.
Hielscher Ultrasonics produceert en levert hoogwaardige ultrasone extractors voor laboratorium-, pilot- en industriële schaal.
Literatuur / Referenties
- 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.
- Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extraction and characterization of proteins from banana (Musa Sapientum L) flower and evaluation of antimicrobial activities. J Food Sci Technol (February 2018) 55(2):658–666.
- Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
- V. Lobo, A. Patil,A. Phatak, N. Chandra (2010): Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacognosy Reviews 2010 Jul-Dec; 4(8): 118–126.
Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren van lab naar industrieel formaat.