Superkritische vloeistofextractie verbeterd door krachtige ultrasoontechniek
Ultrasone extractie alleen of in combinatie met alternatieve extractiemethoden zoals extractie met oplosmiddelen of superkritisch CO2 extractors wordt met succes gebruikt om het volledige spectrum van cannabinoïden uit de cannabisplant (hennep en marihuana) te extraheren. In marihuana is het belangrijkste cannabinoïde bestanddeel Δ9-tetrahydro-cannabinol (Δ9-THC) met zijn bekende psychotrope effecten. Andere belangrijke cannabinoïden met minder of geen psychotrope activiteit worden zowel in hennep als in marihuana aangetroffen, waaronder cannabidiolzuur (CBDA), cannabidiol (CBD), cannabigerol (CBG), cannabichromeen (CBC), cannabinol (CBN) en cannabicyclol (CBL), samen met andere homologen van C19.
Ultrasoon verbeterd superkritisch CO2 Extractie
De combinatie van ultrageluid met een hoog vermogen en superkritische vloeistofextractors (SFE) is een zeer efficiënte en schone methode om massatransferprocessen te versnellen en te verbeteren. Massaoverdracht tussen grondstoffen (bijv. plantaardige producten zoals bladeren, bloemen, knoppen enz.) en het oplosmiddel (bijv. superkritische CO2) is de beperkende factor tijdens extractieprocessen. Door de beperkte massaoverdracht is de extractie-efficiëntie lager. Om het gebrek aan efficiëntie te compenseren, moet ofwel de extractietijd worden verlengd, ofwel de extractieopbrengst worden opgeofferd.
Ultrasoon geluid met hoog vermogen is een beproefde technologie om langzame reacties te intensiveren door de massaoverdracht tussen de fasen te verbeteren. Door intense trillingen, schuifkrachten en agiterende turbulenties stelt krachtige ultrasound de extractiegrondstof aanzienlijk sneller bloot aan het oplosmiddel. Dit resulteert in superieure extractieopbrengsten en een kortere extractietijd. Ultrasoon geluid verbetert de extractie-efficiëntie van elk type superkritische vloeistofextractor:
- door de opbrengst te verhogen
- door de extractietijd te verkorten
- door de vereiste druk te verlagen
- door de totale productiecapaciteit te verbeteren
UIP2000hdT ultrasone extractor kan worden aangesloten op superkritisch CO
Ultrasone verbetering van de massaoverdracht in superkritische CO2-extractieprocessen kan eenvoudig worden gerealiseerd door een hoogwaardige ultrasone sonde zoals een Cascatrode te implementeren in de superkritische vloeistofextractor. Hielscher Ultrasonics sondes (ook bekend als ultrasone hoorns, sonotrodes) kunnen worden aangesloten via standaard flensafdichtingen en zijn compatibel met swedge lock connectoren. Dit maakt installatie en bediening eenvoudig en veilig. Zoals alle Hielscher ultrasoonapparaten bekend staan om hun robuustheid en continue prestaties, is een eenmaal geïnstalleerd systeem onderhoudsarm.
Hielscher ultrasone apparaten en sondes zijn verkrijgbaar voor
- superkritische vloeistofextractors op kleine schaal / laboratorium
- semi-industriële schaal
- industriële schaal
Ultrasone extractor geïmplementeerd in een superkritisch CO2-systeem om de massaoverdracht te verbeteren. Dit verhoogt de extractieopbrengst en verlaagt de extractietijd en -temperatuur.
figuur en studie: Hu et al. 2007
Casestudie voor ultrasoon versterkt superkritisch CO2 Extractie
Gember extractie: Balachandran et al. (2006) onderzochten de efficiëntie van ultrasoon ondersteunde superkritische CO2-extractie met behulp van de Hielscher Ultrasone UIP500hdT. Ze bestudeerden de invloed van ultrageluid op superkritische extractie met gevriesdroogde gember. "De opbrengst van prikkelende bestanddelen van gember wordt aanzienlijk verhoogd onder invloed van ultrageluid, met verbeteringen tot 30% tegen het einde van de extractieperiode." (Balachandran et al. 2006)
Lees meer over ultrasone gemberextractie!
FESEM-beelden van gemberdeeltjes. (A) Experimenten zonder sonicatie, (B) experimenten met sonicatie met behulp van de UIP500hdT .
Afbeelding en studie: Balachandran et al. 2006
- intensivering van de massaoverdracht tijdens SFE
- de opbrengst van extracten verhogen
- SFE-extractie versnellen
- kan gemakkelijk hoge druk aan
- omgaan met verschillende grondstoffen
- kunnen achteraf worden ingebouwd in bestaande SFE-systemen
- flexibel kunnen worden geïnstalleerd
- nauwkeurig worden geregeld
- op afstand bediend worden
- veilig worden bediend
Ultrasone extractoren met hoog vermogen voor superkritische vloeistofextractie
Hielscher ultrasone apparaten kunnen eenvoudig worden geïmplementeerd in elke reguliere superkritische CO2 extractor om de massaoverdracht te verbeteren en zo de extractieopbrengst te verhogen.
De ultrasone sondes van de cascatrodeTM type zijn bijzonder geschikt voor de integratie in een CO2 afzuiging, aangezien Hielscher-cascatroden een groot oppervlak hebben, waardoor sterke cavitatie ontstaat in de grote tanks met CO2 afzuigsystemen en kan zo gemakkelijk grote volumes verwerken. Hielscher Ultrasoon’ robuuste en betrouwbare industriële ultrasone processors kunnen zeer hoge amplitudes leveren. Amplituden tot 200 µm kunnen gemakkelijk continu worden gebruikt in een 24/7 bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotrodes verkrijgbaar. De betrouwbare continue werking van hoge amplitudes en de robuustheid en onderhoudsvriendelijkheid van Hielscher ultrasone extractors maken ze tot de ideale apparatuur voor gebruik in de R-serie.&D en commerciële superkritische/subkritische CO2 afzuigers.
- continu hoge prestaties
- 24/7/365 werking
- nauwkeurige procesbesturing
- robuustheid
- gering onderhoud
- Veilig en eenvoudig te bedienen
- browserbesturing op afstand
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml/min | UP200St, UP400St |
| 0.1 tot 8L | 0.2 tot 2L/min | UIP500hdT |
| 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!
Literatuur / Referenties
- S. Balachandran, S.E. Kentish, R. Mawson, M. Ashokkumar (2006): Ultrasonic enhancement of the supercritical extraction from ginger. Ultrasonics Sonochemistry
Volume 13, Issue 6, Sept. 2006. 471-479. - Yanxiang Gao, Bence Nagy, Xuan Liu, Béla Simándi, Qi Wang (2009): Supercritical CO2 extraction of lutein esters from marigold (Tagetes erecta L.) enhanced by ultrasound. The Journal of Supercritical Fluids. Volume 49, Issue 3, 2009. 345-350.
- E. Riera, A. Blanco, J. García, J. Benedito, A. Mulet, J. A. Gallego-Juárez, M. Blasco (2010): High-power ultrasonic system for the enhancement of mass transfer in supercritical CO2 extraction processes. Ultrasonics, 50, 2010, 306-309.
- Ai-jun Hu, Shuna Zhao, Hanhua Liang, Tai-qiu Qiu, Guohua Chen (2007): Ultrasound assisted supercritical fluid extraction of oil and coixenolide from adlay seed. Ultrasonics Sonochemistry Volume 14, Issue 2, Feb. 2007. 219-224.
Ultrasoon systeem met hoge prestaties! Het productassortiment van Hielscher bestrijkt het volledige spectrum van compacte laboratorium-ultrasoneersystemen over werkbankmodellen tot volledig industriële ultrasone systemen.