Ultrasoonbehandeling overtreft andere extractiemethodes door snelheid
De snelle procedure van ultrasone extractie en de daaruit voortvloeiende tijdsbesparing bij de productie van extracten zijn een van de vele voordelen van ultrasone extractie van bioactieve stoffen uit planten. Ultrasone extractie is wetenschappelijk vergeleken met alternatieve extractietechnieken zoals superkritische CO2-extractie, maceratie, warmtereflux, Soxhlet of microgolvenextractie, en de onderzoeksresultaten bewijzen het grote voordeel van ultrasone extractie wat de extractiesnelheid en -opbrengst betreft.
Ultrasoonbehandeling als snelle extractieprocedure
Ultrasone extractie van bioactieve bestanddelen staat bekend om de hoge opbrengst, de hoge kwaliteit van de extracten, de korte extractietijd, het lage energieverbruik en de mogelijkheid om met zeer milde oplosmiddelen te werken. Al deze factoren dragen bij tot de buitengewone algemene efficiëntie van ultrasone extractie van bioactieve bestanddelen uit plantaardige materialen.
Hieronder vindt u een selectie van wetenschappelijke onderzoeksrapporten, waarin ultrasone extractie (ook ultrasound-ondersteunde extractie / UAE) werden vergeleken met andere extractietechnieken zoals maceratie, Soxhlet, warmtereflux, superkritisch CO2en microgolfextractie.
ultrasonicator UP400St voor snelle extractie van botanische middelen in batch-modus
| Extractie Toepassing | Ultrasone extractietijd | Tijd voor alternatieve extractiemethode | Aanvullende informatie | Bron |
|---|---|---|---|---|
| Anthocyaanextractie uit mirtebessen | 5 min. | 15 min. magnetron |
ultrasoonapparaat UP200S | Gonzalez et al., 2019 |
| Boldo verlof extractie | 5-30 min | 15-90 min Maceratie |
ultrasoonapparaat UIP1000hdT "We zien dat vanaf 5 tot 30 minuten sonicatie de opbrengst gelijk is aan de opbrengst van conventionele maceratie bij 15 tot 90 minuten: UAE heeft een derde van de tijd nodig om het oplosbare materiaal van de bladeren te extraheren bij conventionele maceratie." |
Petigny et al., 2013 |
| Extractie van totale fenolen en flavonoïden uit salie | 11 min | 30 min. conventionele extractie met waterbad-schudapparaat bij 60ºC |
Ultrasone extractors UP100H, UP400S |
Dent et al., 2015 |
| Extractie van polyfenolen uit olijfbladeren | 21 min | 60min conventionele warmte-reflux extractie |
ultrasoonapparaat UP400S | Dobrinčić et al., 2020 |
| Extractie van bioactieve fenolen uit Malva sylvestris bladeren | 49 min 48°C bij 110W |
5 h geagiteerd bed extractie bij 150 rpm |
ultrasoonapparaat UP200S HPLC-analyse toonde aan dat de concentratie bioactieve fenolen significant toenam (p≺0,05) onder de optimale UAE omstandigheden. |
Bimakr et al., 2017 |
| Extractie van lipiden uit wintermeloenzaden (Benincasa hispida) | ∼36 min | Superkritische kooldioxide-extractie in combinatie met drukschommelingstechniek (SCE-PST) (∼50 min), superkritisch CO2 (∼97 min), en conventionele Soxhlet-extractie (∼360 min) | vergelijking van superkritisch kooldioxide (sCO2), ultrageluidondersteunde extractie (UAE), superkritische kooldioxide-extractie gecombineerd met drukschommelingstechniek (SCE-PST) en Soxhlet-extractie blijkt dat UAE de meest efficiënte en snelle extractietechniek is. | Bimakr et al. (2015) |
vergelijking van superkritisch kooldioxide (sCO2), ultrageluidondersteunde extractie (UAE), superkritische kooldioxide-extractie gecombineerd met drukschommelingstechniek (SCE-PST) en Soxhlet extractie blijkt dat UAE is de meest efficiënte en snelle extractietechniek.
- Hoge extractie-efficiëntie
- Superieure extractie-opbrengsten
- snel proces
- Lage temperaturen
- Geschikt om thermolabiele verbindingen te extraheren
- Compatibel met elk oplosmiddel
- Laag energieverbruik
- Groene extractietechniek
- Gemakkelijke en veilige bediening
- Lage investerings- en operationele kosten
- 24/7 werking onder zware omstandigheden
Krachtige ultrasone extractoren voor de snelle isolatie van verbindingen
Hielscher's ultramoderne ultrasone apparatuur maakt een snelle extractie van hoogwaardige biomoleculen uit planten mogelijk. Volledige controle over de procesparameters, zoals amplitude, temperatuur, druk en energie-input, maakt de meest efficiënte en milde extractievoorwaarden mogelijk, waardoor onbeschadigde, hoog bioactieve extracten worden geproduceerd. Ultrasone extractieparameters zoals de deeltjesgrootte van de grondstof, het type oplosmiddel, de verhouding vastestof/oplosmiddel en de extractietijd kunnen worden geoptimaliseerd voor de hoogste efficiëntie en de beste algemene resultaten. Aangezien ultrasone extractie een niet-thermische extractiemethode is, kan thermische degradatie van de bioactieve bestanddelen worden vermeden, wat resulteert in een superieure extractkwaliteit.
In het algemeen maken de voordelen zoals de hoge opbrengst, de korte extractietijd, de lage extractietemperatuur en de verminderde behoefte aan oplosmiddelen sonicatie tot de voorkeurs-extractiemethode.
Ultrasoonbehandeling is beter dan microgolven bij de extractie van anthocyanine uit mirtebessen. Sonificatie is drie keer sneller dan extractie met microgolven.
Uit de vergelijking van ultrasone versus conventionele extractie met een waterbadschudder blijkt dat de totale fenolen en flavonoïden uit salie aanzienlijk sneller geëxtraheerd worden wanneer ultrasone extractie wordt gebruikt. Ultrasone extractie vergt slechts een derde van de extractietijd met een waterbadschudder.
Ultrasone extractie: Gevestigd in Labo en Industrie
Ultrasone extractie wordt op grote schaal toegepast voor de extractie van alle soorten bioactieve verbindingen uit plantaardige producten, schimmels, algen, bacteriën en cellen van zoogdieren. Ultrasone extractie is een eenvoudige, kosteneffectieve en zeer efficiënte techniek gebleken, die andere traditionele extractietechnieken overtreft door een hogere extractieopbrengst en kortere verwerkingstijd.
Ultrasone ultrasone systemen voor laboratoria, werktafels en volledig industriële toepassingen zijn overal verkrijgbaar en ultrasone extractie is tegenwoordig een beproefde en betrouwbare technologie. Hielscher ultrasone extractoren worden wereldwijd geïnstalleerd in industriële verwerkingsinstallaties voor de productie van bioactieve stoffen van voedings- en farmaceutische kwaliteit.
Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators:
| batch Volume | Stroomsnelheid | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 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 | UIP4000hdT |
| na | 10 tot 100 l / min | UIP16000 |
| na | grotere | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Vraag ons!
Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren voor mengtoepassingen, dispersie, emulsificatie en extractie op laboratorium-, pilot- en industriële schaal.
Literatuur / Referenties
- Bimakr, Mandana; Ganjloo, Ali; Zarringhalami, Soheila; Ansarian, Elham (2017): Ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from Malva sylvestris leaves and its comparison with agitated bed extraction technique. Food Science and Biotechnology 26(6); 2017.
- 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.
- Bimakr, Mandana; Abdul Rahman, Russly; Ganjloo, Ali; Taip, Farah; Mohd Adzahan, Noranizan; Sarker, Md Zaidul (2016): Characterization of Valuable Compounds from Winter Melon (Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.) Seeds Using Supercritical Carbon Dioxide Extraction Combined with Pressure Swing Technique. Food and Bioprocess Technology 9, 2016. 396-406.
- Bimakr, Mandana, Russly Abdul Rahman, Farah Saleena Taip, Noranizan Mohd Adzahan, Md. Zaidul Islam Sarker, Ali Ganjloo (2012): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Crude Oil from Winter Melon (Benincasa hispida) Seed Using Response Surface Methodology and Evaluation of Its Antioxidant Activity, Total Phenolic Content and Fatty Acid Composition. Molecules 17, No. 10, 2012 11748-11762.
- González de Peredo; Ana V., Vázquez-Espinosa, Mercedes; Espada-Bellido, Estrella; Ferreiro-González, Marta; Amores-Arrocha, Antonio; Palma, Miguel; Barbero, Gerardo; Jiménez-Cantizano, Ana (2019): Alternative Ultrasound-Assisted Method for the Extraction of the Bioactive Compounds Present in Myrtle (Myrtus communis L.). Molecules. 2019 Mar 2;24(5):882.
- Dent, Maja; Verica, Dragović-Uzelac; Garofulić, Ivona; Bosiljkov, Tomislav; Ježek, Damir; Brncic, Mladen (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chemical and Biochemical Engineering Quarterly 29 (3), 2015.
- Dobrinčić, Ana; Maja Repajić, Ivona E. Garofulić, Lucija Tuđen, Verica Dragović-Uzelac; Branka Levaj (2020): Comparison of Different Extraction Methods for the Recovery of Olive Leaves Polyphenols. Processes 8, no. 9, 2020.
Feiten die de moeite waard zijn om te weten
Werkingsprincipe van ultrasone extractie
Ultrasone extractie is een veelgebruikte methode om bioactieve componenten uit plantaardige materialen te isoleren en te scheiden. Aangezien sonicatie compatibel is met elk soort oplosmiddel, kan de ultrasone extractieprocedure optimaal worden ontworpen met betrekking tot bioactieve verbindingen (d.w.z. de beoogde verbindingen), hun polariteit, oplosbaarheid, warmtegevoeligheid en andere factoren. Door het sonicatieproces specifiek aan een bepaalde verbinding of verschillende verbindingen aan te passen, kan de meest ideale opstelling worden gekozen om een extract van buitengewoon hoge kwaliteit te verkrijgen.
Ultrasone golven gekoppeld aan een vloeistof of een slurry veroorzaken intense trillingen en akoestische cavitatie. Akoestische aka ultrasone cavitatie wordt bepaald door plaatselijk optredende extreem hoge drukverschillen, afschuifkrachten en vloeistofstralen. Deze krachten breken celwanden, verstoren plantaardige cellen en intensiveren de massaoverdracht tussen celinterieur en oplosmiddel. Daarbij komen de bioactieve bestanddelen efficiënt vrij in het omringende oplosmiddel, van waaruit de doelmoleculen gemakkelijk kunnen worden geïsoleerd en gezuiverd (bv. door rotorverdamping, stoomdestillatie of HPLC).
Ultrasone extractie uit plantencellen: de microscopische dwarsdoorsnede (TS) toont het werkingsmechanisme tijdens de ultrasone extractie uit cellen (vergroting 2000x)
[bron: Vilkhu et al. 2011].
Hielscher Ultrasonics vervaardigt hoogwaardige ultrasone homogenisatoren van Laboratorium naar industrieel formaat.