Ultrasone tabaksextractie
Conventionele extractie van tabak is een langzaam, tijdrovend proces, waarbij giftige oplosmiddelen bij hoge temperaturen worden gebruikt, wat het proces gevaarlijk maakt. Ultrasoon geassisteerde extractie van alkaloïden uit tabak kan worden uitgevoerd met water of milde oplosmiddelen in een snel proces van een paar minuten. Ultrasoon geëxtraheerde alkaloïden zoals nicotine uit tabak komen vrij in een snelle en zeer efficiënte procedure, die een hoge opbrengst geeft van een extract met een volledig spectrum (dat nicotine, nornicotine, chlorogeenzuur, 5-caffeoylchininezuur, rutine, cafeïnezuur en scopoletine, solanesol enz. bevat).
Ultrasone extractie van tabak
Ultrasone extractie is een snelle, effectieve en handige extractiemethode die gebaseerd is op de toepassing van ultrageluid. Intense ultrasone golven genereren snelle microbewegingen en akoestische cavitatie in vast-vloeistofsystemen (bijv. plantaardig materiaal in oplosmiddel, bijv. tabaksbladeren in ethanol), wat resulteert in een verhoogde massaoverdracht en een versneld extractieproces. In vergelijking met andere geavanceerde extractietechnieken zoals superkritische vloeistofextractie en ionenpaarextractie, is ultrasoon ondersteunde extractie aanzienlijk economischer, milieuvriendelijker, veiliger en eenvoudiger in gebruik. Daarom is ultrasone extractie de voorkeurstechniek om bioactieve stoffen uit plantaardige stoffen vrij te maken.
Ultrasone extractie resulteert in een breed spectrum extract, dat nicotine bevat, de primaire alkaloïde met 94-98% van het totale alkaloïdegehalte in tabak, evenals de alkaloïden nornicotine, anabasine, anatabine, cotinine en myosmine.
Lees meer over alkaloïdenextractie uit plantaardig materiaal met een ultrasone sonde!
Sonicator UP400St (400 watt) voor de extractie van alkaloïden zoals nicotinen, nornicotine, chlorogeenzuur, enz. uit tabaksbladeren.
Tabaksextracten met volledig spectrum met Sonicatie
Alkaloïden zoals nicotine en nornicotine, chlorogeenzuur, fenolen, solanesol en andere bioactieve verbindingen kunnen snel, efficiënt en veilig worden geïsoleerd met behulp van ultrasone extractie. Bij de conventionele extractie van tabak worden giftige oplosmiddelen zoals heptaan bij hoge temperaturen gebruikt, waardoor het extractieproces een gevaarlijke procedure wordt. Het hele conventionele extractieproces duurt ongeveer 24 uur en is daardoor zeer tijdrovend.
Ultrasone extractie kan worden uitgevoerd als koudwaterextractie of met milde oplosmiddelen zoals ethanol of ethanol-watermengsel bij kamertemperatuur of licht verhoogde temperaturen. De sonificatie duurt een paar minuten, waardoor de extractie een snelle procedure wordt. Bovendien is het gebruik van water of milde oplosmiddelen volledig veilig en handig.
De ultrasoon geproduceerde volspectrumextracten bevatten het primaire alkaloïde nicotine en ook secundaire of minder belangrijke alkaloïden zoals anabasine of 3-(2-piperidinyl)pyridine, anatabine of 3-(2-1,2,3,6-tetrahydropyridyl)pyridine, cotinine of 1-methyl-5-(3-pyridyl)-2-pyrrolidinon), 2,3'-dipyridyl of isonicoteïne, N-formylnornicotine of 2-(3-pyridyl)pyrrolidinecarbaldehyde, myosmine of 3-(1-pyrrolin-2-yl)pyridine, nornicotine of 3-(pyrrolidine-2-yl)pyridine, en beta-nicotyrine of 3-(1-methylpyrrol-2-yl)pyridine.
Het gehalte van deze alkaloïden varieert afhankelijk van de tabakssoort en het tabaksproduct. Terwijl nicotine de primaire alkaloïde is met 94-98% van het totale alkaloïdegehalte, zijn nornicotine en anatabine de twee meest voorkomende secundaire alkaloïden, die elk ongeveer 2% tot 6% van het totale alkaloïdegehalte van tabak uitmaken.
- Hogere opbrengst
- hoge kwaliteit
- snelle extractie
- Mild, niet-thermisch proces
- Water of oplosmiddel
- eenvoudig & veilige werking
Kies uit een brede selectie oplosmiddelen
Bij ultrasone extractie kun je kiezen uit verschillende oplosmiddelen, waaronder water, alcohol, ethanol, methanol, ethanol-water mengsels of sterke oplosmiddelen zoals heptaan of hexaan. Alle eerstgenoemde oplosmiddelen zijn al met succes getest en effectief gebleken voor het isoleren van bioactieve verbindingen zoals alkaloïden, terpenoïden, fenolen en solanesol uit tabaksplantmaterialen. Sonificatie kan worden gebruikt in koudwaterextractie zonder oplosmiddelen (bijvoorbeeld om organische extracten te bereiden) of kan worden gecombineerd met een oplosmiddel naar keuze.
Meer informatie over oplosmiddelen voor de ultrasone extractie van botanische middelen!
Leer meer over ultrasoon versterkte hexaanextractie!
Ultrasone nicotine-extractie uit tabaksbladeren met behulp van De sonicator UP200Ht
Ultrasone afzuigers met hoge prestaties
Hielscher's ultrasone apparatuur is een veelgebruikt extractiemiddel voor de isolatie van bioactieve stoffen uit plantaardige producten. Hielscher levert ultrasone extractoren voor alle processchalen en kan u het meest geschikte ultrasone systeem voor uw behoeften aanbevelen. Beginnend met compacte, maar krachtige laboratoriumsystemen Voor analyses en haalbaarheidstesten biedt Hielscher het volledige assortiment van ultrasone apparaten voor laboratoria en pilotfabrieken tot en met volledig industriële echografie reactoren. Hielscher biedt de volledige bandbreedte van ultrasone processors en heeft de ideale opstelling voor uw extractieproces. Afhankelijk van uw procesvolume en doel kan ultrasone extractie worden uitgevoerd in batch- of continue flowmodus. Manifoldaccessoires zoals sonotroden, boosterhoorns, flowcellen en reactoren maken het mogelijk om de ultrasoonprocessor optimaal uit te rusten voor de procesdoelen.
Hielscher ultrasone processors kunnen nauwkeurig worden aangestuurd en procesgegevens worden automatisch opgeslagen op de geïntegreerde SD-kaart van onze digitale ultrasone systemen. De betrouwbare controle over de procesparameters zorgt voor een constant hoge productkwaliteit. De automatische gegevensregistratie van de procesparameters maakt een eenvoudige processtandaardisatie mogelijk en maakt het mogelijk om te voldoen aan de Good Manufacturing Practices (GMP).
De robuustheid van Hielscher's ultrasoonapparatuur maakt het mogelijk om 24/7 te werken onder zware omstandigheden en in veeleisende omgevingen. Eenvoudige en veilige bediening en weinig onderhoud maken de ultrasone systemen van Hielscher tot het betrouwbare werkpaard in uw productie.
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 0.5 tot 1.5mL | n.v.t. | VialTweeter |
| 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 | UIP4000 |
| n.v.t. | 10 tot 100 l/min | UIP16000 |
| n.v.t. | groter | cluster van UIP16000 |
Neem nu contact met ons op voor meer informatie! Onze goed opgeleide medewerkers bespreken graag het extractieproces met u!
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
Krachtige ultrasone processors van laboratorium- tot pilot- en industriële schaal.
UIP2000hdTEen krachtige ultrasone machine van 2 kW
Literatuur/referenties
- Esclapez, M.D.; García-Pérez, J.V.; Mulet, A.; Cárcel, J.A. (2011): Ultrasound-Assisted Extraction of Natural Products. Food Engineering Reviews, Volume 3, 2011. 108–120.
- Vinatoru, M. (2001): An overview of the ultrasonically assisted extraction of bioactive principles from herbs. Ultrasonics Sonochemistry 8(3):303-13.
- Chen, P.X.; Qian, N.; Burton, H.R.; Moldoveanu, S.C. (2005): Analysis of Minor Alkaloids in Tobacco: A Collaborative Study. Contributions to Tobacco Research, Vol. 21, No.7, 2005.
- Yuegang Zuo, Liliang Zhang, Jingping Wu, Johnathan W. Fritz, Suzanne Medeiros, Christopher Rego (2004): Ultrasonic extraction and capillary gas chromatography determination of nicotine in pharmaceutical formulations. Analytica Chimica Acta, Volume 526, Issue 1, 2004. 35-39.
Wetenswaardigheden
Waarom is ultrasone extractie zo effectief?
Ultrasonically-assisted extraction (UAE) is gebaseerd op het koppelen van zeer intense ultrasone geluidsgolven (akoestische golven) in een vloeistof of slurry. De akoestische golven creëren afwisselend hoge druk / lage druk cycli, die resulteren in het fenomeen van akoestische cavitatie. Het fenomeen van ultrasone of akoestische cavitatie wordt gekenmerkt door extreme, lokaal ingesloten omstandigheden van zeer hoge druk, temperatuur en schuifkrachten. In de nabijheid van de imploderende cavitatiebellen kunnen temperaturen tot 5000 K, drukken tot 1000 atmosfeer, opwarm-koelsnelheden van meer dan 1010 K/s en vloeistofstralen met snelheden tot 280 m/s gemeten worden, die verschijnen als zeer hoge schuifkrachten en turbulenties in de cavitatiezone. De combinatie van deze factoren (druk, warmte, schuifkracht en turbulentie) verstoort de cellen (lysis) en intensiveert de massaoverdracht tijdens het extractieproces. Hierdoor wordt de vloeistof-vaste stof extractie van fytoconstituenten uit plantencellen bevorderd. De ultrasone extractietechniek wordt veel toegepast voor de succesvolle en efficiënte extractie van flavonoïden, polysachariden, alkaloïden, fytosterolen, polyfenolen en pigmenten uit planten.
Ultrasone extractie uit plantencellen: de microscopische dwarsdoorsnede (TS) toont het werkingsmechanisme tijdens ultrasone extractie uit cellen (vergroting 2000x) [bron: Vilkhu et al. 2011].
tabak
Verschillende planten uit het Nicotiana geslacht en de Solanaceae (nachtschade) familie staan bekend als tabaksplanten. Naast de algemeen gebruikte term voor de plant, beschrijft tabak ook de producten die bereid worden uit de gedroogde bladeren van de tabaksplant. Hoewel Nicotiana tabacum het belangrijkste gewas is voor de productie van tabak en nicotine, zijn er meer dan 70 soorten tabak. N. tabacum is de dominante soort die gebruikt wordt voor tabaksproducten, maar de krachtigere variant N. rustica komt over de hele wereld voor en wordt gebruikt voor de productie van pesticiden. Bij een vergelijking van het nicotinegehalte hebben bladeren van N. rustica een nicotinegehalte dat kan oplopen tot 9%, terwijl bladeren van N. tabacum ongeveer 1 tot 3% bevatten.
Tabak bevat de stimulerende alkaloïde nicotine en harmala alkaloïden. Gedroogde en gedroogde tabaksbladeren worden voornamelijk gebruikt om te roken in sigaretten, sigaren, pijpen, shisha's en e-sigaretten, e-sigaren, e-pijpen en vaporizers. Ze kunnen ook worden geconsumeerd als snuif, pruimtabak, dompeltabak en snus.
De tabaksplantenfamilie bevat verschillende (sub-)soorten, die verschillende alkaloïde- en smaakprofielen hebben.
Oriënttabak (Nicotiana tabacum L.) is een tabakssoort die voornamelijk in Turkije, Griekenland en aangrenzende gebieden wordt geteeld en die wordt gebruikt voor de commerciële productie van sigaretten, sigaren en pruimtabak. Het heeft een sterke karakteristieke smaak, is relatief laag in nicotine en hoog in reducerende suikers, zuren en vluchtige smaakolie, die de tabaksproducten een intens aroma geven.
Er zijn 67 natuurlijke tabakssoorten bekend. Hieronder staan de meest voorkomende soorten:
- Nicotiana acuminata (Graham) Haak. - veelbloemige tabak
- Nicotiana africana Merxm.
- Nicotiana alata Link & Otto - gevleugelde tabak, jasmijntabak, tanbaku (Perzisch)
- Nicotiana attenuata Torrey ex S. Watson - coyotetabak
- Nicotiana benthamiana Domin
- Nicotiana clevelandii A. Gray
- Nicotiana glauca Graham - boomtabak, Braziliaanse boomtabak, heestertabak, mosterdboom
- Nicotiana glutinosa L.
- Nicotiana langsdorffii Weinm.
- Nicotiana longiflora Cav.
- Nicotiana occidentalis H.-M. Wheeler
- Nicotiana obtusifolia M. Martens & Galeotti - woestijntabak, punche, “tabaquillo”
- Nicotiana otophora Griseb.
- Nicotiana plumbaginifolia Viv.
- Nicotiana quadrivalvis Pursh
- Nicotiana rustica L. - Azteekse tabak, mapacho
- Nicotiana suaveolens Lehm. - Australische tabak
- Nicotiana sylvestris Speg. & Komt - Zuid-Amerikaanse tabak, bostabak
- Nicotiana tabacum L. - commerciële tabak geteeld voor de productie van sigaretten, sigaren, pruimtabak, etc.
- Nicotiana tomentosiformis Goodsp.
De drie soorten hieronder zijn door de mens gemaakte hybriden:
- Nicotiana × didepta N. debneyi × N. tabacum
- Nicotiana × digluta N. glutinosa × N. tabacum
- Nicotiana × sanderae Hort. ex Wats. N. alata × N. forgetiana
Soorten tabak
Het pekelen en daaropvolgende verouderingsproces van tabaksbladeren veroorzaakt een langzame oxidatie en afbraak van de aanwezige carotenoïden in tabaksbladeren. Als gevolg van de oxidatie worden bepaalde verbindingen in de tabaksbladeren gesynthetiseerd, die resulteren in zoete hooi, thee, rozenolie of fruitige aromatische smaken, die bijdragen aan de “gladheid” van de rook. Zetmeel wordt omgezet in suikers, die vervolgens eiwitten glycineren en oxideren tot geavanceerde glycatie eindproducten (AGE's). Dit is een karamelisatieproces dat de rook ook zijn smaak geeft.
De bereidings- en uithardingsmethode van tabak beïnvloedt de uiteindelijke aromakenmerken. Curing kan worden bereikt door middel van air-, fire-, flue- en sun-curing. Flue-cured tabak (bijvoorbeeld uit Frankrijk) bevat bijvoorbeeld slechts een laag gehalte aan alkaloïden, terwijl air-cured Burley tabak (bijvoorbeeld uit Guatemala) bekend staat om zijn hoge gehalte aan alkaloïden.