Ultrasone Soxhletextractie

Ultrasoon verbetert de conventionele Soxhlet extractie. Ultrasoon ondersteunde Soxhlet-extractie, ook bekend als Sono-Soxhlet, leidt tot hogere opbrengsten en kortere extractietijden. Hielscher sonicators van het probe-type kunnen eenvoudig worden geïntegreerd in elke klassieke Soxhlet-extractieopstelling.

Soxhletextractie met ultrasoonbehandeling

Soxhlet extractie is een veelgebruikte vast-vloeistof extractiemethode die wordt gebruikt in synthetische of analytische laboratoria en die nodig is wanneer een gewenste verbinding slechts beperkt oplosbaar is in een oplosmiddel en de onzuiverheid onoplosbaar is in dat oplosmiddel. In het kort kan het werkingsprincipe van de Soxhlet-extractie worden beschreven als een reflux op basis van oplosmiddelen.
Ultrasoon geluid wordt met succes geïntegreerd in Soxhlet extractie om de opbrengst te verhogen en de duur te verkorten. Wanneer de Soxhlet-extractie is voltooid, wordt het oplosmiddel verwijderd (bijvoorbeeld met een rotatieverdamper).

Problemen met conventionele Soxhlet extractie:

De traditionele Soxhlet extractie heeft grote nadelen vanwege de lange extractieduur en de grote hoeveelheid oplosmiddel die gebruikt wordt. Bovendien ontbreekt het een conventionele Soxhlet-extractor aan agitatie. Roeren is nodig om het extractieproces te versnellen. Omdat conventionele Soxhlet extractors grote hoeveelheden oplosmiddel gebruiken, vergen de daaropvolgende verdamping en concentratie veel energie. De extractkwaliteit wordt vaak negatief beïnvloed door de lange retentietijd van de geëxtraheerde verbindingen in de verwarmde bol van de Soxhlet-extractieopstelling. Thermolabiele doelverbindingen worden afgebroken als het materiaal tijdens de lange extractieduur wordt blootgesteld aan de warmte van het kookpunt van het oplosmiddel.

Oplossing: Ultrasone Soxhletextractie

Krachtig ultrageluid verhoogt de massaoverdracht tussen monster en oplosmiddel. Daardoor is er minder oplosmiddel nodig. De extractieduur wordt drastisch verkort, zodat de extracten niet langdurig aan hitte worden blootgesteld. Hierdoor wordt ongewenste thermische ontleding van het extract voorkomen of op zijn minst aanzienlijk verminderd.
Ultrasoon geluid kan eenvoudig worden geïntegreerd in een Soxhlet-extractieopstelling – hetzij door de ultrasone hoorn (sonde, sonotrode) in de Soxhletkamer te brengen of door de Soxhletkamer indirect via de vaatwand te soniseren. Ultrasone Soxhletextractie – ook bekend als Sono-Soxhlet – resulteert in een hogere opbrengst binnen een kortere extractietijd onder mildere extractieomstandigheden.

Sono-Soxhlet en Sono-Clevenger opstellingen op industriële schaal met Sonicator UIP1000hdT
(©Vernes et al., 2020)

“Ultrasoonextractie als extractiemethode is een efficiënte techniek in vergelijking met refluxmethoden voor het extraheren van organische sporen uit bodems en sedimenten. Ultrasone extractietechnieken bleken vergelijkbare of zelfs grotere hoeveelheden koolwaterstoffen te genereren (Song et al., 2002) dan andere extractietechnieken […]. Afhankelijk van het type verontreinigingen en de matrix kan sonificatie het voordeel bieden van snellere extractietijden. Optimalisatie van de ultrasone extractieparameters, waaronder het type oplosmiddel of de samenstelling van het oplosmiddel, de extractietijd, de hoeveelheid monster en het watergehalte zijn vaak nodig voor efficiëntere en beter reproduceerbare extracties (Berset et al., 1999). Ultrasoontechnieken bieden meestal een relatief goedkope methode, waarbij kleine hoeveelheden organisch oplosmiddel worden gebruikt zonder dat uitgebreid glaswerk en instrumentatie nodig zijn.”
[Oluseyi et al. 2011]

Voordelen van Sono-Soxhlet extractie

Sono-Soxhlet extractie is een variant van de traditionele Soxhlet extractie techniek die ultrasoon geluid van hoge intensiteit gebruikt om het extractieproces te verbeteren. De Sono-Soxhlet techniek biedt verschillende voordelen, ondersteund door wetenschappelijk onderzoek en studies:

• Verhoogde extractie-efficiëntie: Sono-soxhletextractie verhoogt de efficiëntie van de extractie door de celwanden van plantmaterialen of andere monstermatrices af te breken. Akoestische cavitatie door intense ultrasone golven verbetert de massaoverdracht en verbetert de penetratie van het oplosmiddel in het monster, waardoor de opbrengst van geëxtraheerde verbindingen toeneemt.
• Kortere extractietijd: Sono-Soxhlet extractie verkort de extractietijd aanzienlijk in vergelijking met conventionele Soxhlet extractie. Omdat ultrageluid een snellere massaoverdracht en diffusie bevordert, neemt de extractie van analyten en botanische verbindingen slechts een korte behandeling in beslag. Een kortere extractieduur betekent ook een hogere verwerkingscapaciteit.
• Lager verbruik van oplosmiddelen: De combinatie van Soxhlet en ultrasone extractie resulteert in een lager verbruik van oplosmiddelen. Dit draagt niet alleen bij aan kostenbesparingen, maar minimaliseert ook de impact op het milieu.
• Veelzijdigheid in toepassingen: Sono-Soxhlet extractie is veelzijdig en kan worden toegepast op een breed scala aan monstermatrices, waaronder plantaardige materialen, voedingsmiddelen, polymeren en milieumonsters. Het aanpassingsvermogen maakt het een waardevol hulpmiddel op verschillende wetenschappelijke gebieden, zoals fytochemie, chemie en milieuanalyse.
• Groene chemie: Sono-Soxhlet extractie sluit aan bij de principes van groene chemie door afval en energieverbruik te verminderen. De efficiëntie en het verminderde gebruik van oplosmiddelen dragen bij aan milieuvriendelijkere extractieprocessen.

Deze gunstige aspecten van Sono-Soxhlet extractie dragen bij aan een verbeterde procesefficiëntie, tijd- en energie-efficiëntie en milieuvriendelijkheid. De belangrijkste voordelen van Sono-Soxhlet extractie zijn gebaseerd op een verhoogde extractie-efficiëntie, een kortere verwerkingstijd, een lager oplosmiddelverbruik, veelzijdigheid en een bijdrage aan groene chemie.
Profiteer van de ultrasoon verbeterde Soxhlet extractie en neem contact met ons op voor meer informatie!

Literatuur / Referenties