Glicerina como solvente para extração ultra-sónica
A glicerina ou o glicerol podem ser utilizados puramente (100%) ou como mistura de glicerina e água ou etanol para extração botânica. Saiba mais sobre as vantagens de utilizar a glicerina como solvente de extração em processos de sonicação.
Extração de plantas em glicerina por sonicação
A extração botânica é um processo fundamental na química analítica, na bioquímica e na investigação de produtos naturais, com o objetivo de isolar componentes específicos de misturas complexas. Os métodos tradicionais de extração, como a maceração ou a extração Soxhlet, requerem frequentemente longos tempos de processamento e a utilização de solventes orgânicos, que podem representar riscos para o ambiente e para a saúde. Na última década, a extração por ultra-sons substituiu as técnicas de extração tradicionais, tais como a maceração, Soxhlet e extração por solventes, uma vez que a sonicação é mais eficiente, mais rápida, mais eficaz e mais amiga do ambiente. Além destes benefícios da extração por ultra-sons, esta técnica permite utilizar o solvente de escolha. Os extractores de ultra-sons podem mesmo lidar com glicerina vegetal pura como um solvente.
Homogeneizador ultrassónico UP400ST para extração de ervas utilizando glicerina como solvente.
Como funcionam os ultrassons de tipo sonda para extração?
Os sonicadores utilizados para a extração de plantas utilizam a potência dos ultra-sons intensos. Através da sonda ultra-sónica, os ultra-sons de alta intensidade são transmitidos para o solvente, onde ocorrem numerosas bolhas de cavitação. A rápida formação e colapso das bolhas de cavitação microscópicas geram forças de cisalhamento e agitação intensa, altas temperaturas e pressões localizadas. Estas forças sonomecânicas rompem eficazmente as paredes celulares e facilitam a libertação de compostos intracelulares. Esta técnica de extração intensificada por ultra-sons oferece várias vantagens, incluindo tempos de extração reduzidos, maior rendimento e a capacidade de processar substâncias termolábeis sem degradação significativa.
Glicerina vegetal como solvente de extração
A glicerina vegetal, um líquido incolor, inodoro e viscoso derivado de óleos vegetais, é amplamente reconhecida pelas suas propriedades solventes. Não é tóxica, é biodegradável e apresenta uma excelente solubilidade para uma vasta gama de compostos orgânicos. Como solvente, a glicerina vegetal oferece várias vantagens em relação aos solventes orgânicos tradicionais:
- Segurança e impacto ambiental: A glicerina não é tóxica e é benigna para o ambiente, o que a torna uma escolha preferível para aplicações de química verde.
- De qualidade alimentar e farmacêutica: A glicerina vegetal está disponível em qualidade alimentar e farmacêutica. Sendo isenta de álcool, comestível e de sabor doce, a glicerina é um solvente apreciado para extractos destinados a produtos alimentares e farmacêuticos. Para cosméticos, a glicerina é um solvente bem considerado devido às suas propriedades emolientes.
- Solubilidade: Pode dissolver tanto substâncias hidrofílicas como hidrofóbicas, alargando o âmbito dos compostos extraíveis.
- Estabilidade: A glicerina é quimicamente estável, o que ajuda a preservar a integridade dos compostos sensíveis durante a extração.
ultrassonicador UIP1000hdT para extração botânica.
Protocolo: Extração ultra-sónica de folhas de ervas em glicerina
Neste protocolo, nós guiá-lo através das etapas de extração ultra-sônica de compostos bioativos de folhas de ervas em glicerina pura. Pode ver o vídeo complementar acima para ter uma impressão visual do processo de extração por ultra-sons.
É necessário:
- ervas frescas ou secas
- 100% glicerina vegetal
- sonicador do tipo sonda, por exemplo, o UP400St com sonotrodo S24d22L2D
- Copo de vidro
- garrafa de vidro escuro para guardar
Instruções passo a passo
- Cortar as folhas de ervas em pedaços pequenos (aprox. 5x5mm).
- Colocar as folhas de ervas no copo de vidro.
- Adicionar a glicerina. Pode deixar as ervas de molho durante alguns minutos.
- Introduzir a sonda do sonicador no copo. Centrar a sonda no meio do copo e certificar-se de que o sonotrodo não toca nas paredes do recipiente.
- Definir a amplitude para 100% e iniciar a sonicação.
- Monitorize a temperatura com o sensor de temperatura fornecido com o UP400St.
- Quando a temperatura sobe acima da temperatura que não se pretende ultrapassar, é possível fazer uma pausa no sonicador para deixar a pasta de glicerina arrefecer. Pode definir um limite de temperatura no menu do UP400St. Além disso, pode colocar o copo de vidro num banho de gelo.
- Sonicar para uma entrada de energia total de aprox. 200-250 Ws/g. (É possível definir a entrada de energia pretendida no menu do UP400ST e de todos os sonicadores digitais Hielscher).
- Após a sonicação, remover o material vegetal esgotado da glicerina por filtração. Podes utilizar um coador, papel de filtro ou um pano de queijo. Para facilitar a filtração da glicerina viscosa, utilizar a filtração por vácuo.
Resolução de problemas e sugestões:
Quanto mais fria for a glicerina, maior será a sua viscosidade. Os líquidos altamente viscosos requerem um sonicador mais potente. O potente sonicador UP400St de 400 watts lida soberanamente com 100% de glicerina à temperatura ambiente. Se estiver a utilizar um sonicador com menor potência, pode utilizar uma mistura de glicerina e água (por exemplo, 50:50 %v/v).
Para glicerina fria, um sonicador industrial, como o processador de ultra-sons de 1000 watts UIP1000hdT, é ideal para processar solventes altamente viscosos.
Protocolo: Extração de fitoquímicos da raiz de genciana
Uma aplicação prática de misturas de glicerina-água na extração botânica ultra-sônica é demonstrada no isolamento de fitoquímicos como a amarogentina da raiz de genciana em 50% de glicerina usando o sonicador Hielscher UP200Ht. A raiz de genciana contém compostos de sabor amargo que são de interesse na indústria de alimentos e bebidas, bem como na medicina tradicional.
A amarogentina oferece um valor de amargor de 58.000.000 e encontra-se numa concentração de 0,15% na raiz da genciana. O amargor da genciana é caracterizado por um sabor limpo. Oferecendo uma elevada potência, os compostos amargos da raiz de genciana são valorizados como um composto de sabor forte.
Instruções passo a passo para a extração ultra-sónica de raízes de genciana utilizando glicerina como solvente
A utilização de uma mistura de glicerina e água, combinada com o sonicador UP200Ht de alto desempenho, resulta num elevado rendimento de fitoquímicos extraídos. As condições suaves da glicerina garantem que os compostos sensíveis permanecem estáveis durante todo o processo.
A glicerina e suas misturas com água ou etanol fornecem opções versáteis de solventes para extração botânica ultra-sônica. Apesar dos desafios colocados pela alta viscosidade da glicerina, equipamentos avançados de sonicação como o Hielscher UP200Ht podem efetivamente lidar com esses solventes, garantindo a extração eficiente de fitoquímicos valiosos. A capacidade de adaptar a composição do solvente e alavancar o poder das ondas ultra-sônicas torna a extração assistida por ultrassom uma técnica poderosa para o isolamento de compostos bioativos de materiais vegetais.
Extração assistida por ultra-sons em glicerina
Combinando ultrasonicators tipo sonda com glicerina vegetal como solvente apresenta uma abordagem poderosa para a extração. Os efeitos mecânicos de ultra-sons melhorar a transferência de massa, melhorando a eficiência da glicerina em solubilizar compostos alvo. Esta combinação é particularmente eficaz para a extração de compostos bioactivos a partir de materiais vegetais, tais como polifenóis, alcalóides, e óleos essenciais.
Aplicações para extração botânica ultra-sônica em glicerina
Esta técnica de extração tem aplicações promissoras em vários domínios:
- Produtos farmacêuticos: Isolamento de ingredientes farmacêuticos activos de plantas medicinais.
- Indústria alimentar: Extração de aromas naturais, corantes e antioxidantes.
- Cosméticos: Produção de compostos bioactivos para produtos de beleza e de cuidados da pele.
- Solventes eutécticos profundos Devido ao seu baixo custo, elevada disponibilidade, natureza não tóxica, não inflamabilidade e não volatilidade, o glicerol e os solventes eutécticos profundos à base de glicerol são ideais para a extração ultra-sónica de polifenóis, oferecendo uma solução altamente sustentável.
- Alta eficiência
- Tecnologia de ponta
- fiabilidade & robustez
- controlo preciso e ajustável do processo
- lote & em linha
- para qualquer volume
- software inteligente
- caraterísticas inteligentes (por exemplo, programáveis, protocolo de dados, controlo remoto)
- Fácil e seguro de operar
- Manutenção reduzida
- CIP (limpeza no local)
Conceção, fabrico e consultoria – Qualidade fabricada na Alemanha
Os ultrassons Hielscher são conhecidos pelos seus elevados padrões de qualidade e design. A robustez e a facilidade de operação permitem a integração harmoniosa dos nossos ultrassons nas instalações industriais. As condições difíceis e os ambientes exigentes são facilmente controlados pelos ultrassons Hielscher.
A Hielscher Ultrasonics é uma empresa certificada pela ISO e dá especial ênfase aos ultrassons de alto desempenho com tecnologia de ponta e facilidade de utilização. Naturalmente, os ultrassons da Hielscher estão em conformidade com a CE e cumprem os requisitos da UL, CSA e RoHs.
O quadro seguinte dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultra-sons:
| Volume do lote | caudal | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 0.5 a 1,5mL | n.d. | VialTweeter |
| 1 a 500mL | 10 a 200mL/min | UP100H |
| 10 a 2000mL | 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1 a 20L | 0.2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100L | 2 a 10L/min | UIP4000hdt |
| 15 a 150L | 3 a 15L/min | UIP6000hdT |
| n.d. | 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.d. | maior | grupo de UIP16000 |
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Sonicator MSR-4 com 4 sondas ultra-sónicas de 4kW (potência total de ultra-sons de 16kW) para extração industrial de compostos bioactivos.
Literatura / Referências
- Sumbal Jamshaid, Dildar Ahmed (2022): Optimization of ultrasound-assisted extraction of valuable compounds from fruit of Melia azedarach with glycerol-choline chloride deep eutectic solvent. Sustainable Chemistry and Pharmacy, Volume 29, 2022.
- Jamshaid, S., Ahmed, D. & Aydar, A. Y. (2022): Ultrasound-assisted extraction optimization of polyphenols, flavonoids, and antioxidant compounds from fruit of Melia azedarach using a glycerol-based green deep eutectic solvent. Journal of Food Processing and Preservation, 46, e16657.
- Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 2019
- 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.
Factos que vale a pena conhecer sobre a glicerina
O que é a glicerina? A glicerina, também conhecida como glicerol, é um álcool trivalente com elevada solubilidade em água e higroscopicidade. Este facto torna-a um solvente versátil em várias aplicações. A viscosidade da glicerina vegetal é de aproximadamente 1400 centipoise a 20ºC. A glicerina não é tóxica, é biodegradável e reciclável. É produzida a partir de fontes renováveis, o que a torna um solvente amigo do ambiente. Uma vez que a glicerina é de baixo custo e altamente disponível, é amplamente utilizada em várias indústrias. O facto de ser não inflamável e não volátil torna a glicerina segura no manuseamento e armazenamento.
A glicerina é solúvel em água, etanol e metanol, o que alarga a sua aplicabilidade como solvente em diferentes processos químicos.
Em que aplicações é que a glicerina é utilizada como solvente?
A glicerina é apreciada pelas suas diversas aplicações nas indústrias alimentar e cosmética. A utilização da glicerina como solvente é uma das suas principais aplicações, uma vez que oferece propriedades químicas e uma grande versatilidade como solvente.
Em Cosmetics and Medicine: Na cosmética e na medicina, a glicerina é normalmente utilizada como emoliente em cremes e formulações em gel. Actua como solvente para muitas substâncias pouco solúveis, melhorando a sua biodisponibilidade. A eficácia da glicerina nestas aplicações resulta da sua natureza química de álcool trivalente, que lhe confere uma elevada solubilidade em água e higroscopicidade.
Em Alimentos e bebidas: A glicerina desempenha várias funções na indústria alimentar e de bebidas. Actua como humectante, solvente e adoçante, contribuindo para a preservação dos alimentos. Também é utilizada como enchimento em alimentos com baixo teor de gordura preparados comercialmente, como biscoitos, e como agente espessante em licores.
Propriedades do poliol: A glicerina, um poliol (álcool de açúcar), é reconhecida por ser não tóxica, biodegradável e reciclável. É produzida a partir de fontes renováveis e funciona como um solvente polar prótico devido à sua estrutura de álcool tri-hídrico. Isto torna-o altamente hidrofílico e solúvel em água, etanol e metanol.
Co-solvente de extração de água: A glicerina é um co-solvente eficaz nos processos de extração com água, particularmente conhecido pela sua eficácia na obtenção de extractos de polifenóis.
Qual é o papel da glicerina na extração por ultra-sons?
A glicerina, também conhecida como glicerol, é um líquido incolor, inodoro e viscoso, amplamente utilizado como solvente em extracções botânicas. As suas propriedades únicas tornam-na particularmente adequada para a extração de fitoquímicos sensíveis que se podem degradar em condições mais rigorosas. Esta capacidade da glicerina para preservar a integridade dos compostos bioactivos, combinada com a sua natureza não tóxica e biodegradável, torna-a um solvente atrativo para as indústrias farmacêutica, cosmética e alimentar. Embora a glicerina pura seja frequentemente utilizada como solvente de extração, também é misturada com água ou etanol em proporções variáveis.
Misturas de glicerina-água: A mistura de glicerina com água reduz a viscosidade da solução, aumentando a sua eficiência de cavitação durante a extração por ultra-sons. Uma mistura típica pode consistir em 50% de glicerina e 50% de água, equilibrando a viscosidade e a eficácia do solvente. Esta combinação é particularmente eficaz para a extração de compostos como agentes amargos da raiz de genciana, como demonstrado em processos de ultra-sons.
Misturas de glicerina-etanol: A adição de etanol à glicerina cria uma mistura de solventes com menor viscosidade e propriedades de solvente melhoradas. O etanol, sendo um bom solvente para muitos fitoquímicos, ajuda a uma extração mais eficiente dos compostos, enquanto o componente glicerina assegura a estabilidade e a biocompatibilidade do extrato final.
A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultra-sónicos de alto desempenho a partir de laboratório para dimensão industrial.