Strategie uzyskiwania wyższych plonów w ekstrakcji roślinnej
W celu uzyskania ekstraktów botanicznych najwyższej jakości z wysoką wydajnością, tj. wysoką wydajnością ekstraktów najwyższej jakości w krótkim czasie ekstrakcji, wymagana jest wysokowydajna technika ekstrakcji. Ekstrakcja ultradźwiękowa jest techniką intensyfikującą proces, która pozwala na wykorzystanie szerokiej gamy surowców i uzyskanie wysokiej wydajności ekstraktów najwyższej jakości w sposób szybki i ekonomiczny.
Ekstrakty botaniczne klasy Premium z mocą ultradźwięków
Kiedy specyficzny bioaktywny związek lub bioaktywna frakcja z rośliny jest ekstrahowana, różne czynniki wpływają na proces ekstrakcji. Oprócz technologii ekstrakcji (np. ekstrakcja ultradźwiękowa), polarność rozpuszczalnika, surowiec i jego obróbka wstępna, stosunek substancji stałej do cieczy (tj. stosunek substancji roślinnej do rozpuszczalnika), czas ekstrakcji i temperatura są ważnymi czynnikami procesu, które muszą być dokładnie rozważone. Ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami (UAE) pozwala na uzyskanie idealnych warunków przetwarzania, które charakteryzują się łagodnością i wysoką wydajnością jednocześnie. Swoboda wyboru łagodnych rozpuszczalników lub ekstrakcji zimną wodą, niska temperatura i krótki czas przetwarzania sprawiają, że ekstrakcja ultradźwiękowa jest najlepszą techniką ekstrakcji, która zapobiega termicznej lub chemicznej degradacji bioaktywnych cząsteczek. Ponadto, ultradźwięki mogą uwolnić całą dostępną ilość bioaktywnych molekuł z surowca roślinnego. Dlatego właśnie ultradźwięki są najczęściej stosowaną technologią ekstrakcji do produkcji ekstraktów o wysokiej mocy.
Ekstrakcja botaniczna za pomocą UP400St (400W, 24kHz)
Co sprawia, że ekstrakcja ultradźwiękowa jest lepsza?
Ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami (UAE) jest wysoce efektywną techniką ekstrakcji, która opiera się na działaniu czystych sił mechanicznych. Ultradźwiękowa lub akustyczna kawitacja charakteryzuje się intensywnymi siłami ścinającymi oraz lokalnie występującymi wysokimi różnicami temperatury i ciśnienia. Te wysoce intensywne siły kawitacyjne powodują tzw. sonoporację, czyli powstawanie nowych i rozszerzanie istniejących porów w błonie komórkowej, a także zaburzanie struktur komórek roślinnych. Ultradźwiękowo zintensyfikowany przepływ rozpuszczalnika do i z wnętrza komórki przyczynia się do szybkiego i całkowitego uwolnienia substancji roślinnych. Dzięki wykorzystaniu wyłącznie sił mechanicznych, UAE nie zmienia cząsteczek roślinnych za pomocą środków chemicznych lub intensywnej obróbki cieplnej i zapobiega w ten sposób chemicznym lub wywołanym przez ciepło zmianom substancji bioaktywnych zawartych w roślinach. W wyniku ekstrakcji ultradźwiękowej uzyskuje się wysokiej jakości ekstrakty o pełnym spektrum działania, które zapewniają pełne działanie połączonych substancji roślinnych, tzw. efekt entourage.
Ultradźwiękowy ekstrakcji: łagodna, nietermiczna, ale wysoce wydajna technika zapewniająca wysoką wydajność ekstraktów najwyższej jakości.
Porównanie ekstrakcji ultradźwiękowej z innymi technikami
Ekstrakcja ultradźwiękowa jest szeroko stosowaną techniką uwalniania i izolowania związków bioaktywnych, takich jak przeciwutleniacze, polifenole, polisacharydy, białka, lipidy, kannabinoidy i inne fitochemikalia z materiałów roślinnych.Sonikacja jest preferowaną metodą ze względu na liczne zalety, takie jak wysoka / całkowita wydajność ekstrakcji, szybkie, nietermiczne przetwarzanie, kompatybilność z prawie wszystkimi rozpuszczalnikami (np. woda, etanol, metanol, izopropanol, oleje roślinne, gliceryna itp.), prosta i bezpieczna obsługa, niskie koszty utrzymania i wiele innych.
W poniższej tabeli porównano ekstrakcję ultradźwiękową z innymi konwencjonalnymi metodami ekstrakcji, podkreślając zalety UAE.
Ultradźwiękowe ekstraktory firmy Hielscher wyróżniają się wydajnością, niezawodnością i łatwością obsługi
| Ekstrakcja ultradźwiękowa | Maceracja | CO2 ekstracji | Soxhleta | Percolation | |
|---|---|---|---|---|---|
| Rozpuszczalnik | kompatybilny z prawie każdym rozpuszczalnikiem | woda, wodne i niewodne rozpuszczalniki | CO2 | woda, wodne i niewodne rozpuszczalniki | rozpuszczalniki organiczne |
| Temperatura | nietermiczna ekstrakcja, precyzyjna kontrola temperatury |
otaczający | pod wpływem ciepła | temperatura otoczenia, sporadycznie stosuje się ciepło |
powyżej krytycznego temperatura 31°C |
| nacisk | oba, atmosferyczne lub możliwe podwyższone ciśnienie |
atmosferyczny | atmosferyczny | atmosferyczny | bardzo wysokie ciśnienia (powyżej ciśnienia krytycznego 74 bar) |
| Czas przetwarzania | szybki | bardzo wolny | Powoli | bardzo wolny | umiarkowane |
| Ilość rozpuszczalnika | Nisko, duży ciężar stały materiału roślinnego w rozpuszczalniku, zwłaszcza gdy komora przepływowa konfiguracja jest używana |
duży | umiarkowane | duży | duże ilości nadkrytyczny CO2 |
| Polaryzacja ekstraktu naturalnego | zależy od rozpuszczalnika; do ekstrakcji niepolarnej i polarnej związki, dwustopniowa ekstrakcja zaleca się stosowanie dwóch rozpuszczalników |
uzależniony od rozpuszczalnika | uzależniony od rozpuszczalnika | uzależniony od rozpuszczalnika | uzależniony od presji (przy wyższych ciśnieniach bardziej polarnych) |
| Elastyczność / Skalowalność | do ekstrakcji w trybie wsadowym i liniowym, liniową skalowalność |
Tylko ekstrakcja partii, ograniczona skalowalność |
Tylko ekstrakcja partii, ograniczona skalowalność |
Tylko ekstrakcja partii, ograniczona skalowalność |
Tylko ekstrakcja partii, ograniczona skalowalność liniowa, bardzo drogi |
Dlaczego ekstrakcja ultradźwiękowa jest tak skuteczna?
Mechanizm wzmagania ekstrakcji przez ultradźwięki mocy przypisuje się głównie zjawisku kawitacji akustycznej. Kawitacja ultradźwiękowa powoduje zderzenia między cząstkami biomasy roślinnej, co skutkuje frakcjonowaniem międzycząsteczkowym i zmniejszeniem wielkości cząstek. Gdy pęcherzyki kawitacyjne zapadają się na powierzchni substancji stałych pochodzenia roślinnego, erozja i sonoporacja dodatkowo powiększają powierzchnię cząstek. Wzmożony w ten sposób transfer masy ułatwia uwalnianie cząsteczek takich jak białka, lipidy, cukry, witaminy, antyoksydanty, fitochemikalia i włókna pokarmowe. Ultradźwiękowo generowane siły ścinające poprawiają penetrację rozpuszczalnika do macierzy komórkowej substancji roślinnej i odpowiednio poprawiają przepuszczalność błon komórkowych. Te mechanizmy działania ultradźwięków energetycznych są odpowiedzialne za znaczną intensyfikację procesu, jaką uzyskuje się stosując ultradźwięki do ekstrakcji surowców roślinnych.
- wysokie wydajności
- ekstrakty najwyższej jakości
- wysoce wydajny, szybki proces
- niskie koszty eksploatacji
- powtarzalne wyniki
- liniową skalowalność
- Prosty & bezpieczna operacja
- krzepkość
Uzyskaj informacje techniczne o ekstraktorach ultradźwiękowych Hielscher i ich zaletach!
Hielscher Ultrasonics projektuje, produkuje i dystrybuuje wysokowydajne ekstraktory ultradźwiękowe do obróbki wsadowej i ciągłej w każdej skali produkcji. Oprócz najwyższych standardów technicznych i wyjątkowej solidności oraz pracy w trybie 24/7/365 zapewniającym wysoką wydajność, ultradźwiękowce Hielscher są łatwe i niezawodne w obsłudze. Wysoka wydajność, inteligentne oprogramowanie, intuicyjne menu, automatyczne protokołowanie danych i zdalne sterowanie przez przeglądarkę to tylko kilka cech, które wyróżniają ekstraktory Hielscher spośród innych urządzeń ekstrakcyjnych.
Zalety ekstraktorów ultradźwiękowych Hielscher
wydajność
- wyższe plony
- Szybki proces ekstrakcji – w ciągu kilku minut
- Ekstrakty wysokiej jakości – łagodna, nietermiczna ekstrakcja
- Zielone rozpuszczalniki (woda, etanol, gliceryna, oleje roślinne itp.)
Prostota
- Plug 'n’ play - Konfiguracja i szkolenie w ciągu kilku godzin
- Wysoka wydajność - do produkcji ekstraktów na dużą skalę
- Praca w trybie wsadowym lub ciągłym w linii produkcyjnej
- Prosta konfiguracja - obsługa wielu napięć i tylko cztery węże.
- Ruchoma strona
- Linear scale up - dodanie kolejnego systemu ultradźwiękowego równolegle w celu zwiększenia wydajności.
- Zdalne monitorowanie i sterowanie - za pośrednictwem komputera, smartfonu lub tabletu.
- Nie jest wymagany nadzór nad procesem - Konfiguracja i uruchomienie
- Wysoka wydajność - zaprojektowana z myślą o ciągłej produkcji w trybie 24/7.
- Wytrzymałość i niskie koszty utrzymania
- wysoka jakość – zaprojektowane i zbudowane w Niemczech
- Szybki załadunek i rozładunek pomiędzy partiami
- łatwe do czyszczenia
bezpieczeństwo
- Prosta i bezpieczna obsługa
- Ekstrakcja bezrozpuszczalnikowa lub oparta na rozpuszczalnikach (woda, etanol, oleje roślinne, gliceryna itp.)
- Brak wysokich ciśnień i temperatur
- Dostępne są systemy przeciwwybuchowe z certyfikatem ATEX.
- Łatwa kontrola (również za pomocą pilota zdalnego sterowania)
Rozpuszczalniki do ekstrakcji ultradźwiękowej
Wybierz idealny rozpuszczalnik dla Twojego procesu ekstrakcji: woda, mieszanina woda-alkohol, alkohol izopropylowy, heksan, etanol, metanol, butan, oleje roślinne, gliceryna,
nietoksyczne rozpuszczalniki, jak również wszelkie inne standardowe rozpuszczalniki są kompatybilne z ekstrakcją ultradźwiękową.
Ultradźwiękowa ekstrakcja zimną wodą: Chociaż woda jest technicznie rozpuszczalnikiem, tzw. rozpuszczalnikiem uniwersalnym, ekstrakcja wodna jest generalnie uważana za ekstrakcję bezrozpuszczalnikową. Ultradźwiękowa ekstrakcja bezrozpuszczalnikowa nie wymaga żadnych substancji obcych. Zawiesina wody i materiału roślinnego jest poddawana sonikacji w celu rozbicia ścian komórkowych rośliny, dzięki czemu cząsteczki bioaktywne są uwalniane do wody (rozpuszczalnika). Sonikacja jest metodą czysto mechaniczną, która nie zmienia chemicznie surowca i ekstraktu. Dlatego ekstrakcja ultradźwiękowa jest preferowaną techniką do produkcji wysokiej jakości ekstraktów botanicznych.
Sonda typu ultrasonicator UIP1000hdT z mieszadłem do produkcji ekstraktów botanicznych, takich jak kannabinoidy (np. CBD, THC, CBG)
Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność naszych ekstraktorów ultradźwiękowych (przetwarzanie wsadowe i przepływowe):
| Wielkość partii | natężenie przepływu | Polecane urządzenia |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20-400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| b.d. | 10-100L/min | UIP16000 |
| b.d. | większe | klaster UIP16000 |
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Przemysłowa instalacja ekstraktora ultradźwiękowego UIP4000hdT do produkcji ekstraktów botanicznych.
Hielscher Ultrasonics produkuje i dostarcza wysokowydajne ekstraktory ultradźwiękowe do zastosowań laboratoryjnych, pilotażowych i przemysłowych.
Literatura / materiały źródłowe
- 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.
- Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk (2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
- Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extraction and characterization of proteins from banana (Musa Sapientum L) flower and evaluation of antimicrobial activities. J Food Sci Technol (February 2018) 55(2):658–666.
- Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
- V. Lobo, A. Patil,A. Phatak, N. Chandra (2010): Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacognosy Reviews 2010 Jul-Dec; 4(8): 118–126.
Firma Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do wielkość przemysłowa.