Ultrasone tabaksextractie
Conventionele tabaksextractie is een langzaam en tijdrovend proces, waarbij giftige oplosmiddelen bij hoge temperaturen worden gebruikt, wat het proces gevaarlijk maakt.
Ultrasonisch 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 door middel van een snelle en zeer efficiënte procedure, die een hoge opbrengst geeft van een volledig spectrum extract (dat nicotine, nornicotine, chlorogeenzuur (5-caffeoylquinezuur), rutine, cafeïnezuur en scopoletine, solanesol, etc. bevat).
Ultrasone extractie van tabak
Ultrasoon ondersteunde extractie (VAE) is een snelle, effectieve en handige extractiemethode, die gebaseerd is op de toepassing van power-ultrasound. Intense ultrasone golven genereren snelle microbewegingen en akoestische cavitatie in vast-vloeistofsystemen (bv. plantaardig materiaal in oplosmiddel, bv. tabaksbladeren in ethanol), wat resulteert in een verhoogde massa-overdracht en een versneld extractieproces. In vergelijking met andere geavanceerde extractietechnieken zoals superkritische vloeistofextractie en ionenpaarde-extractie is ultrasoon geassisteerde extractie aanzienlijk zuiniger, milieuvriendelijker, veiliger en gemakkelijker te gebruiken. Daarom is ultrasone extractie de voorkeursextractietechniek om bioactieve verbindingen vrij te maken uit plantaardige producten.
Ultrasone extractie resulteert in een breed spectrum extract, dat nicotine bevat, dat is de primaire alkaloïde van tabak met 94-98% van de totale alkaloïde inhoud, evenals de alkaloïden nornicotine, anabasine, anatabine, cotinine en myosmine.
Sonostation – een ultrasoon systeem met 2x 2kW ultrasone apparatenGeroerde tank en de pomp – is een gebruiksvriendelijk systeem voor extractie.
Volledige spectrumextracten van tabak met sonisch geluid
Alkaloïden zoals nicotine en nornicotine, chlorogeenzuur, fenolen, fenolen, solanesol en andere bioactieve verbindingen kunnen snel, efficiënt en veilig worden geïsoleerd door middel van ultrasone extractie. Bij de conventionele tabaksextractie worden giftige oplosmiddelen zoals heptaan bij hoge temperaturen gebruikt, waardoor het extractieproces een gevaarlijke procedure wordt. Het hele conventionele afzuigproces duurt ca. 24 uur en is daardoor zeer tijdrovend.
Ultrasone extractie kan worden uitgevoerd als koudwater-extractie of met behulp van milde oplosmiddelen zoals ethanol of een mengsel van ethanol en water bij kamertemperatuur of licht verhoogde temperaturen. De sonificatie duurt een paar minuten, waardoor de extractie een snelle procedure wordt. Bovendien is het proces bij gebruik van water of milde oplosmiddelen volledig veilig en gemakkelijk.
De ultrasoon geproduceerde full spectrum-extracten bevatten de primaire alkaloïde nicotine, alsook de 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-(pyrrolidin-2-yl)pyridine, en beta-nicotyrine of 3-(1-methylpyrrol-2-yl)pyridine.
Het gehalte van deze alkaloïden varieert naar gelang 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.
- hoger rendement
- hoge kwaliteit
- Snelle extractie
- Mild, niet-thermisch proces
- Water of Oplosmiddel
- Eenvoudig & veilige operatie
Kies uit een brede selectie van oplosmiddelen
Bij ultrasone extractie kan worden gekozen uit verschillende oplosmiddelen, waaronder water, alcohol, ethanol, methanol, ethanol-watermengsels of sterke oplosmiddelen zoals heptaan of hexaan. Alle eerstgenoemde oplosmiddelen zijn reeds met succes getest en doeltreffend gebleken voor de isolatie van bioactieve verbindingen zoals alkaloïden, terpenoïden, fenolen en solanesol uit tabaksplantaardige materialen. Sonificatie kan worden gebruikt bij extractie met koud water zonder oplosmiddelen (bv. om organische extracten te bereiden) of kan worden gecombineerd met een oplosmiddel van uw keuze.
Meer informatie over oplosmiddelen voor de ultrasone extractie van botanische producten!
ultrasone Processor UP400St (400 watt) voor de extractie van alkaloïden zoals nicotine en harmala uit tabaksbladeren.
Hoogwaardige echo-extractoren met hoge prestaties
Hielscher's ultrasone apparatuur is een veelgebruikt extractiemiddel voor de isolatie van bioactieve verbindingen uit botanische middelen. Hielscher levert ultrasone extractoren voor alle processchalen en kan u het meest geschikte ultrasoon systeem voor uw behoeften aanbevelen. Beginnend met compacte, maar krachtige laboratoriumsystemen voor analyse en haalbaarheidstests, biedt Hielscher het volledige gamma van ultrasoonapparaten voor laboratorium- en proeffabrieken tot volledig industriële echografieën reactoren. Met de volledige bandbreedte van ultrasoonprocessoren heeft Hielscher de ideale opstelling voor uw extractieproces. Afhankelijk van uw procesvolume en doel kan ultrasone extractie worden uitgevoerd in batch- of continue flowmodus. Manifold accessoires zoals sonotrodes, booster hoorns, flow cellen en reactoren maken het mogelijk om de ultrasoon processor uit te rusten om de procesdoelen ideaal te vervullen.
De ultrasoonprocessoren van Hielscher kunnen nauwkeurig worden aangestuurd en de procesgegevens worden automatisch vastgelegd op de geïntegreerde SD-kaart van onze digitale ultrasooninstallaties. De betrouwbare controle over de procesparameters zorgen voor een constant hoge productkwaliteit. De automatische gegevensregistratie van de procesparameters maken een eenvoudige processtandaardisatie en de naleving van Good Manufacturing Practices (GMP) mogelijk.
De robuustheid van de ultrasone apparatuur van Hielscher maakt 24 uur per dag, 7 dagen per week, 24 uur per dag, 7 dagen per week en in veeleisende omgevingen mogelijk. Eenvoudige en veilige bediening en weinig onderhoud maken de ultrasone systemen van Hielscher tot het betrouwbare werkpaard in uw productie.
Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators:
| batch Volume | Stroomsnelheid | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 00,5 tot 1,5 ml | na | VialTweeter |
| 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml / min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100L | 2 tot 10 l / min | UIP4000 |
| na | 10 tot 100 l / min | UIP16000 |
| na | grotere | cluster van UIP16000 |
Neem nu contact met ons op voor meer informatie! Onze goed opgeleide medewerkers bespreken graag uw afzuigproces met u!
Neem contact met ons op! / Vraag ons!
Krachtige ultrasone processoren van laboratorium tot piloot en industriële schaal.
UIP2000hdTeen 2kW krachtige ultrasoonmachine
Literatuur / Referenties
- 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; October 2005.
Feiten die de moeite waard zijn om te weten
Waarom is ultrasone extractie zo effectief?
Ultrasonisch ondersteunde extractie (UAE) is gebaseerd op de koppeling van zeer intense ultrageluidsgolven (akoestische golven) in een vloeistof of een slurry. De akoestische golven creëren afwisselend hoge druk/lage druk cycli, die resulteren in het fenomeen van akoestische cavitatie. Het verschijnsel van ultrasone of akoestische cavitatie wordt gekenmerkt door extreme, plaatselijk begrensde omstandigheden met zeer hoge drukken, temperaturen en afschuifkrachten. In de nabijheid van de imploderende cavitatiebellen kunnen temperaturen tot 5000 K, drukken van 1000 atmosfeer, een opwarmings- en afkoelsnelheid van meer dan 1010 K/s en vloeistofstralen met snelheden tot 280 m/s, die als zeer hoge afschuifkrachten en turbulenties in de cavitatiezone optreden, worden gemeten. De combinatie van deze factoren (druk, warmte, afschuiving en turbulentie) verstoort de cellen (lysis) en intensiveert de massaoverdracht tijdens het extractieproces. Daardoor wordt de vloeistof-vaste extractie van fytoconstituenten uit plantencellen bevorderd. De ultrasone extractietechniek wordt op grote schaal toegepast voor de succesvolle en efficiënte extractie van flavonoïden, polysacchariden, alkaloïden, fytosterolen, polyfenolen en pigmenten uit planten.
Ultrasone extractie uit plantencellen: de microscopische dwarsdoorsnede (TS) toont het werkingsmechanisme bij ultrasone extractie uit cellen (vergroting 2000x) [bron: Vilkhu et al. 2011].
Tabak
Verschillende planten van het geslacht Nicotiana en van de familie der Solanaceae (nachtschaden) staan bekend als tabaksplanten. Tabak is niet alleen de gebruikelijke term voor de plant, maar beschrijft ook de producten die uit de gedroogde bladeren van de tabaksplant worden bereid. Hoewel Nicotiana tabacum het belangrijkste gewas is voor de productie van tabak en nicotine, bestaan er meer dan 70 tabakssoorten. N. tabacum is de dominante soort die voor tabaksproducten wordt gebruikt, maar de krachtiger variant N. rustica komt over de hele wereld voor en wordt gebruikt voor.
Tabak bevat de stimulerende alkaloïde nicotine en harmala-alkaloïden. Gedroogde en gedroogde tabaksbladeren worden hoofdzakelijk gebruikt om te worden gerookt in sigaretten, sigaren, pijpen, shisha's, maar ook in e-sigaretten, e-sigaren, e-pijpen en vaporizers. Ze kunnen ook worden geconsumeerd als snuiftabak, pruimtabak, dompeltabak en snus.
De tabaksplantenfamilie omvat diverse (sub)soorten, die verschillende alkaloïde- en smaakprofielen vertonen.
Oosterse tabak (Nicotiana tabacum L.) is een tabakssoort die vooral in Turkije, Griekenland en aangrenzende gebieden wordt geteeld en wordt gebruikt voor de commerciële productie van sigaretten, sigaren en pruimtabak. Hij heeft een sterke karakteristieke smaak, een relatief laag nicotinegehalte en een hoog gehalte aan reducerende suikers, zuren en vluchtige smaakolie, die de tabaksproducten een intens aroma geven.
Er zijn 67 natuurlijke soorten tabak bekend. Hieronder worden de meest voorkomende soorten opgesomd:
- Nicotiana acuminata (Graham) Hook. - 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, struiktabak, mosterdboom
- Nicotiana glutinosa L.
- Nicotiana langsdorffii Weinm.
- Nicotiana longiflora Cav.
- Nicotiana occidentalis H.-M. Wheeler
- Nicotiana obtusifolia M. Martens & Galeotti - woestijn tabak, 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 die wordt geteeld voor de productie van sigaretten, sigaren, pruimtabak, enz.
- Nicotiana tomentosiformis Goodsp.
De drie onderstaande soorten 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 het daaropvolgende verouderingsproces van tabaksbladeren veroorzaakt een langzame oxidatie en degradatie van de aanwezige carotenoïden in tabaksbladeren. Door de oxidatie worden bepaalde verbindingen in de tabaksbladeren gesynthetiseerd, die resulteren in zoete hooi, thee, rozenolie of fruitige aromatische aroma's, die bijdragen tot de “gladheid” van de rook. Zetmeel wordt omgezet in suikers, die vervolgens eiwitten glyceren en worden geoxideerd tot advanced glycation endproducts (AGE's). Dit is een karamelisatieproces dat ook de rook zijn smaak geeft.
De bereidings- en rijpingsmethode van tabak beïnvloedt de uiteindelijke aromakenmerken. Uitharding kan gebeuren door middel van air-, fire-, flue- en sun-curing. Zo bevat flue-curing tabak (bv. uit Frankrijk) slechts een laag gehalte aan alkaloïden, terwijl air-curing Burley-tabak (bv. uit Guatemala) bekend staat om zijn hoge gehalte aan alkaloïden.