Strategie zwiększania wydajności ekstrakcji składników roślinnych
W celu wytworzenia najwyższej jakości ekstraktów z roślin o wysokiej wydajności, tj. wysokiej wydajności 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 zapewnia wysoką wydajność ekstraktów najwyższej jakości w szybki i opłacalny sposób.
Najwyższej jakości ekstrakty botaniczne z mocą ultradźwięków
Gdy ekstrahowany jest określony związek bioaktywny lub frakcja bioaktywna z rośliny botanicznej, na proces ekstrakcji wpływają różne czynniki. Oprócz technologii ekstrakcji (np. ekstrakcji ultradźwiękowej), polarność rozpuszczalnika, surowiec i jego obróbka wstępna, stosunek ciało stałe / ciecz (tj. stosunek materii roślinnej do rozpuszczalnika), czas ekstrakcji i temperatura są ważnymi czynnikami procesowymi, które należy dokładnie rozważyć. Ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami (UAE) pozwala na idealne warunki przetwarzania, które charakteryzują się jednocześnie łagodnością i wysoką wydajnością. Swobodny wybór łagodnych rozpuszczalników lub ekstrakcji zimną wodą, niskie temperatury i krótkie czasy przetwarzania sprawiają, że ekstrakcja ultradźwiękowa staje się doskonałą techniką ekstrakcji, która zapobiega termicznej lub chemicznej degradacji bioaktywnych cząsteczek. Ponadto ZEA może uwolnić pełną dostępną ilość bioaktywnych cząsteczek z surowca roślinnego. Właśnie dlatego 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 wydajną techniką ekstrakcji, która opiera się na czystych siłach mechanicznych. Kawitacja ultradźwiękowa lub akustyczna charakteryzuje się intensywnymi siłami ścinającymi, a także lokalnie występującymi wysokimi różnicami temperatur i ciśnień. Te bardzo intensywne siły kawitacyjne powodują tak zwaną sonoporację, czyli tworzenie nowych i powiększanie istniejących porów w błonie komórkowej, a także zakłócanie struktur komórek roślinnych. Ultradźwiękowo zintensyfikowany przepływ rozpuszczalnika do i z wnętrza komórki przyczynia się do szybkiego i całkowitego uwolnienia substancji botanicznych. Wykorzystując wyłącznie siły mechaniczne, UAE nie zmienia cząsteczek botanicznych za pomocą chemikaliów lub intensywnej obróbki cieplnej i zapobiega w ten sposób chemicznym lub wywołanym ciepłem zmianom substancji bioaktywnych znajdujących się w roślinach. W rezultacie ekstrakcja ultradźwiękowa wytwarza wysokiej jakości ekstrakty o pełnym spektrum działania, które oferują pełne działanie połączonych substancji botanicznych, znane jako tak zwany efekt otoczenia.
Ekstrakcja ultradźwiękowa: 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.
Poniższa tabela porównuje ekstrakcję ultradźwiękową z innymi konwencjonalnymi metodami ekstrakcji, podkreślając zalety ZEA.
Ekstraktory ultradźwiękowe firmy Hielscher wyróżniają się wydajnością, niezawodnością i łatwością obsługi.
| ekstrakcja ultradźwiękowa | maceracja | CO2 ekstracji | Soxhlet | Perkolacja | |
|---|---|---|---|---|---|
| rozpuszczalnik | kompatybilny z prawie każdym rozpuszczalnikiem | woda, rozpuszczalniki wodne i niewodne | CO2 | woda, rozpuszczalniki wodne i niewodne | rozpuszczalniki organiczne |
| temperatura | ekstrakcja nietermiczna, Precyzyjna kontrola temperatury |
otoczenie | pod wpływem ciepła | temperatura otoczenia, od czasu do czasu stosowane jest ciepło |
powyżej wartości krytycznej temperatura 31°C |
| ciśnienie | oba, atmosferyczne lub możliwe podwyższone ciśnienie |
atmosferyczny | atmosferyczny | atmosferyczny | bardzo wysokie ciśnienie (powyżej ciśnienia krytycznego 74 bar) |
| Czas przetwarzania | Szybki | bardzo wolno | powolny | bardzo wolno | Umiarkowany |
| Ilość rozpuszczalnika | niski, Wysoki stały ładunek materiału roślinnego w rozpuszczalniku, zwłaszcza gdy cela przepływowa używana jest konfiguracja |
duży | Umiarkowany | duży | duże ilości Nadkrytyczny CO2 |
| Polaryzacja naturalnego ekstraktu | zależne od rozpuszczalnika; do ekstrakcji niepolarnych i polarnych związki, dwustopniowa ekstrakcja zaleca się stosowanie dwóch rozpuszczalników |
zależny od rozpuszczalnika | zależny od rozpuszczalnika | zależny od rozpuszczalnika | zależne od ciśnienia (pod wyższym ciśnieniem bardziej polarny) |
| Elastyczność / skalowalność | do ekstrakcji wsadowej i liniowej, liniowa skalowalność |
tylko ekstrakcja wsadowa, ograniczona skalowalność |
tylko ekstrakcja wsadowa, ograniczona skalowalność |
tylko ekstrakcja wsadowa, ograniczona skalowalność |
tylko ekstrakcja wsadowa, ograniczona skalowalność liniowa, bardzo drogi |
Dlaczego ekstrakcja ultradźwiękowa jest tak skuteczna?
Mechanizm intensyfikacji ekstrakcji ultradźwięków 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 roślinnych ciał stałych, erozja i sonoporacja dodatkowo powiększają powierzchnię cząstek. Zintensyfikowany w ten sposób transfer masy ułatwia uwalnianie cząsteczek, takich jak białka, lipidy, cukry, witaminy, przeciwutleniacze, fitochemikalia i błonnik pokarmowy. Ultradźwiękowo generowane siły ścinające poprawiają penetrację rozpuszczalnika do macierzy komórkowej materii botanicznej i poprawiają przepuszczalność błon komórkowych, odpowiednio. Te mechanizmy ultradźwięków mocy są odpowiedzialne za znaczną intensyfikację procesu osiągniętą, gdy ultradźwięki są stosowane do ekstrakcji botanicznej.
- wysokie zyski
- Ekstrakty najwyższej jakości
- Wysoce wydajny, szybki proces
- Niskie koszty operacyjne
- powtarzalne wyniki
- liniowa skalowalność
- prosty & bezpieczne działanie
- solidność
Uzyskaj informacje techniczne na temat ekstraktorów ultradźwiękowych Hielscher i ich zalet!
Hielscher Ultrasonics projektuje, produkuje i dystrybuuje wysokowydajne ekstraktory ultradźwiękowe do przetwarzania wsadowego i ciągłego w dowolnej skali produkcji. Oprócz najwyższych standardów technicznych i wyjątkowej wytrzymałości oraz pracy 24/7/365 dla wysokiej wydajności, ultradźwięki 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 odróżniają ekstraktory Hielscher od innych urządzeń ekstrakcyjnych.
Zalety ekstraktorów ultradźwiękowych firmy Hielscher
Wydajność
- Wyższe zyski
- Szybki proces ekstrakcji – w ciągu kilku minut
- Wysokiej jakości ekstrakty – Łagodna, nietermiczna ekstrakcja
- Zielone rozpuszczalniki (woda, etanol, gliceryna, oleje roślinne itp.)
Prostota
- Plug 'n’ Play - Konfiguracja i szkolenie w ciągu kilku godzin
- Wysoka przepustowość - do produkcji ekstraktów na dużą skalę
- Praca wsadowa lub ciągła w linii produkcyjnej
- Prosta konfiguracja - obsługuje wiele napięć i wymaga podłączenia tylko czterech węży.
- Ruchomy
- Liniowe zwiększanie skali - równoległe dodanie kolejnego systemu ultradźwiękowego w celu zwiększenia wydajności
- Zdalne monitorowanie i sterowanie - za pomocą komputera, smartfona lub tabletu
- Nie jest wymagany nadzór nad procesem - konfiguracja i uruchomienie
- Wysoka wydajność - zaprojektowany do ciągłej produkcji 24/7
- Solidność i niskie koszty utrzymania
- wysoka jakość – zaprojektowany i zbudowany w Niemczech
- Szybki załadunek i rozładunek między partiami
- łatwy do czyszczenia
Bezpieczeństwo
- Prosta i bezpieczna obsługa
- Ekstrakcja bezrozpuszczalnikowa lub na bazie rozpuszczalników (woda, etanol, oleje roślinne, gliceryna itp.).
- Brak wysokich ciśnień i temperatur
- Dostępne systemy przeciwwybuchowe z certyfikatem ATEX
- Łatwe sterowanie (również za pomocą pilota)
Rozpuszczalniki do ekstrakcji ultradźwiękowej
Wybierz idealny rozpuszczalnik do procesu ekstrakcji: woda, mieszanina wody i alkoholu, 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, tak zwanym uniwersalnym rozpuszczalnikiem, ekstrakcja na bazie wody jest ogólnie uważana za ekstrakcję bezrozpuszczalnikową. Ultradźwiękowa ekstrakcja bezrozpuszczalnikowa nie wymaga żadnych obcych substancji. Zawiesina wody i materiału roślinnego jest sonikowana w celu rozbicia ścian komórkowych rośliny, dzięki czemu bioaktywne cząsteczki są uwalniane do wody (rozpuszczalnika). Sonikacja jest metodą czysto mechaniczną, która nie zmienia chemicznie surowca i ekstraktu. Dlatego ekstrakcja ultradźwiękowa jest preferowaną techniką produkcji wysokiej jakości ekstraktów botanicznych.
ultrasonograf z sondą UIP1000hdT z mieszadłem do produkcji ekstraktów botanicznych, takich jak kannabinoidy (np. CBD, THC, CBG)
Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania 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 / Referencje
- 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.
Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do rozmiar przemysłowy.