Glicerina como solvente para extração ultrassónica
A glicerina ou glicerol pode ser utilizada pura (100%) ou como mistura de glicerina e água ou etanol para extração botânica. Conheça as vantagens de utilizar glicerina como solvente de extração em processos de sonicação.
Extração botânica em glicerina por sonicação
A extração botânica é um processo fundamental em química analítica, bioquímica e investigação de produtos naturais, destinado a isolar componentes específicos de misturas complexas. Os métodos de extração tradicionais, como a maceração ou a extração Soxhlet, exigem frequentemente tempos de processamento longos e a utilização de solventes orgânicos, que podem apresentar riscos para o ambiente e a saúde. Na última década, a extração ultrassónica substituiu técnicas de extração tradicionais como a maceração, a extração Soxhlet e a extração com solventes, uma vez que a sonicação é mais eficiente, mais rápida, mais eficaz e mais amiga do ambiente. Além destas vantagens da extração ultrassónica, esta técnica permite utilizar o solvente da sua escolha. Os extratores ultrassónicos conseguem até trabalhar com glicerina vegetal pura como solvente.
Homogeneizador ultrassónico UP400ST para extração de plantas utilizando glicerina como solvente.
Como funcionam os sonicadores de sonda para extração?
Os sonicadores utilizados para extração botânica usam a potência de ultrassons intensos. Através da sonda ultrassónica, os ultrassons de alta intensidade são transmitidos para o solvente, onde se formam numerosas bolhas de cavitação. A rápida formação e o colapso de bolhas de cavitação microscópicas geram forças de cisalhamento e agitação intensa, bem como temperaturas e pressões elevadas localizadas. Estas forças sonomecânicas rompem eficazmente as paredes celulares e facilitam a libertação de compostos intracelulares. Esta técnica de extração intensificada por ultrassons 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 como solvente. É não tóxica, biodegradável e apresenta uma excelente capacidade de dissolução de uma vasta gama de compostos orgânicos. Como solvente, a glicerina vegetal oferece várias vantagens relativamente aos solventes orgânicos tradicionais:
- Segurança e impacto ambiental: A glicerina é não tóxica e inócua para o ambiente, o que a torna uma escolha preferível para aplicações de química verde.
- Qualidade alimentar e farmacêutica: A glicerina vegetal está disponível com qualidade alimentar e farmacêutica. Por não conter álcool, ser comestível e ter um sabor doce, a glicerina é um solvente apreciado para extratos destinados à alimentação e a produtos farmacêuticos. Na cosmética, a glicerina é um solvente bem conceituado devido às suas propriedades emolientes.
- Solubilidade: Pode dissolver substâncias tanto hidrofílicas como hidrofóbicas, alargando a gama de compostos extraíveis.
- Estabilidade: A glicerina é quimicamente estável, o que ajuda a preservar a integridade dos compostos sensíveis durante a extração.
Sonicador UIP1000hdT para extração botânica.
Protocolo: extração ultrassónica de folhas de plantas para glicerina
Neste protocolo, orientamo-lo ao longo das etapas da extração ultrassónica de compostos bioativos de folhas de plantas para glicerina pura. Pode ver o vídeo complementar acima para obter uma perspetiva visual do processo de extração ultrassónica.
Material necessário:
- plantas frescas ou secas
- glicerina vegetal a 100%
- sonicador de sonda, por exemplo, o UP400St com sonotrodo S24d22L2D
- copo de precipitação de vidro
- frasco de vidro escuro para armazenamento
Instruções passo a passo
- Corte as folhas das plantas em pedaços pequenos (aprox. 5x5mm).
- Coloque as folhas das plantas no copo de precipitação de vidro.
- Adicione a glicerina. Pode deixar as plantas de molho durante alguns minutos.
- Introduza a sonda do sonicador no copo de precipitação. Centre a sonda no meio do copo de precipitação e certifique-se de que o sonotrodo não toca nas paredes do recipiente.
- Defina a amplitude para 100% e inicie a sonicação.
- Monitorize a temperatura com o sensor de temperatura fornecido com o UP400St.
- Quando a temperatura subir acima da temperatura que não pretende ultrapassar, pode pausar o sonicador para deixar arrefecer a suspensão em glicerina. Pode definir um limite de temperatura no menu do UP400St. Além disso, pode colocar o copo de precipitação de vidro num banho de gelo.
- Efetue a sonicação até atingir uma energia total fornecida de aprox. 200–250 Ws/g. (Pode definir a energia pretendida no menu do UP400ST e de todos os sonicadores digitais Hielscher.)
- Após a sonicação, remova o material vegetal esgotado da glicerina por filtração. Pode utilizar um coador, papel de filtro ou um pano de queijeiro. Para facilitar a filtração da glicerina viscosa, utilize filtração a vácuo.
Resolução de problemas e sugestões:
Quanto mais fria estiver a glicerina, maior será a sua viscosidade. Os líquidos muito viscosos exigem um sonicador mais potente. O sonicador UP400St, com uma potência de 400 watts, trabalha com glicerina a 100% à temperatura ambiente com grande facilidade. 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 ultrassónico UIP1000hdT de 1000 watts, é ideal para processar solventes muito viscosos.
Protocolo: extração de fitoquímicos da raiz de genciana
Uma aplicação prática de misturas de glicerina e água na extração botânica ultrassónica é demonstrada no isolamento de fitoquímicos como a amarogentina da raiz de genciana em glicerina a 50%, utilizando o sonicador Hielscher UP200Ht. A raiz de genciana contém compostos aromatizantes amargos que são de interesse para a indústria alimentar e de bebidas, bem como para a medicina tradicional.
A amarogentina apresenta um valor de amargor de 58 000 000 e encontra-se numa concentração de 0,15% na raiz de genciana. O amargor da genciana caracteriza-se por um sabor puro. Com elevada potência, os compostos amargos da raiz de genciana são valorizados como um potente aromatizante.
Instruções passo a passo para a extração ultrassónica de raiz de genciana utilizando glicerina como solvente
A utilização de uma mistura de glicerina e água, combinada com o sonicador UP200Ht de elevado desempenho, resulta num elevado rendimento de fitoquímicos extraídos. As condições suaves da glicerina garantem que os compostos sensíveis permanecem estáveis ao longo de todo o processo.
A glicerina e as suas misturas com água ou etanol oferecem opções versáteis de solventes para extração botânica ultrassónica. Apesar dos desafios colocados pela elevada viscosidade da glicerina, equipamentos avançados de sonicação, como o Hielscher UP200Ht, conseguem trabalhar eficazmente com estes solventes, assegurando a extração eficiente de fitoquímicos valiosos. A capacidade de ajustar a composição do solvente e aproveitar a potência das ondas ultrassónicas torna a extração assistida por ultrassons uma técnica poderosa para o isolamento de compostos bioativos de materiais vegetais.
Extração assistida por ultrassons em glicerina
A combinação de sonicadores de sonda com glicerina vegetal como solvente constitui uma abordagem poderosa para a extração. Os efeitos mecânicos da sonicação melhoram a transferência de massa, aumentando a eficiência da glicerina na solubilização dos compostos-alvo. Esta combinação é particularmente eficaz na extração de compostos bioativos de materiais vegetais, como polifenóis, alcaloides e óleos essenciais.
Aplicações da extração botânica ultrassónica em glicerina
Esta técnica de extração tem aplicações promissoras em vários domínios:
- Produtos farmacêuticos: Isolamento de princípios ativos farmacêuticos de plantas medicinais.
- Indústria alimentar: Extração de aromas, corantes e antioxidantes naturais.
- Cosmética: Produção de compostos bioativos para produtos de cuidados da pele e de beleza.
- Solventes eutéticos profundos Devido ao seu baixo custo, elevada disponibilidade, natureza não tóxica, não inflamabilidade e não volatilidade, o glicerol e os solventes eutéticos profundos à base de glicerol são ideais para a extração ultrassónica de polifenóis, oferecendo uma solução altamente sustentável.
- elevada eficiência
- tecnologia de ponta
- fiabilidade e robustez
- controlo do processo ajustável e preciso
- por lotes e em linha
- para qualquer volume
- software inteligente
- funcionalidades inteligentes (por exemplo, programação, registo de dados, controlo remoto)
- operação fácil e segura
- manutenção reduzida
- CIP (limpeza no local)
Conceção, fabrico e consultoria – qualidade fabricada na Alemanha
Os sonicadores Hielscher são bem conhecidos pelos seus padrões de qualidade e de conceção do mais alto nível. A robustez e a facilidade de operação permitem a integração simples dos nossos sonicadores em instalações industriais. Os sonicadores Hielscher lidam facilmente com condições adversas e ambientes exigentes.
A Hielscher Ultrasonics é uma empresa com certificação ISO e dá especial ênfase a sonicadores de elevado desempenho com tecnologia de ponta e facilidade de utilização. Naturalmente, os sonicadores Hielscher estão em conformidade com os requisitos CE e cumprem os requisitos de UL, CSA e RoHs.
A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade aproximada de processamento dos nossos sonicadores:
| Volume do lote | Caudal | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 0,5 a 1,5mL | n.a. | 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.a. | 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | superior | conjunto de UIP16000 |
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Sonicador MSR-4 com 4x sondas ultrassónicas de 4kW (potência ultrassónica total de 16kW) para extração industrial de compostos bioativos.
Bibliografia / 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.
Informações úteis 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. Estas características tornam-na um solvente versátil em várias aplicações. A viscosidade da glicerina vegetal é de aproximadamente 1400 centipoise a 20ºC. A glicerina é não tóxica, biodegradável e reciclável. É produzida a partir de fontes renováveis, o que a torna um solvente amigo do ambiente. Como a glicerina tem baixo custo e elevada disponibilidade, é amplamente utilizada em várias indústrias. Por ser não inflamável e não volátil, a glicerina é 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 utilizada a glicerina como solvente?
A glicerina é valorizada pelas suas diversas aplicações nas indústrias alimentar e cosmética. A utilização da glicerina como solvente é uma das suas principais aplicações, pois oferece propriedades químicas e uma elevada versatilidade como solvente.
Na cosmética e na medicina: Na cosmética e na medicina, a glicerina é habitualmente utilizada como emoliente em cremes e formulações em gel. Atua como solvente para muitas substâncias pouco solúveis, aumentando a sua biodisponibilidade. A eficácia da glicerina nestas aplicações decorre da sua natureza química como álcool trivalente, que lhe confere elevada solubilidade em água e higroscopicidade.
Nos alimentos e nas bebidas: A glicerina desempenha várias funções na indústria alimentar e de bebidas. Atua como humectante, solvente e edulcorante, contribuindo para a conservação dos alimentos. É também utilizada como agente de enchimento em alimentos comerciais com baixo teor de gordura, como bolachas, e como agente espessante em licores.
Propriedades de 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 solvente polar prótico devido à sua estrutura de álcool tri-hidroxilado. Estas características tornam-na altamente hidrofílica e solúvel em água, etanol e metanol.
Cossolvente para extração com água: A glicerina é um cossolvente eficaz em processos de extração com água, destacando-se particularmente pela sua eficácia na obtenção de extratos de polifenóis.
Qual é o papel da glicerina na extração ultrassónica?
A glicerina, também conhecida como glicerol, é um líquido incolor, inodoro e viscoso, amplamente utilizado como solvente em extrações botânicas. As suas propriedades únicas tornam-na particularmente adequada para extrair fitoquímicos sensíveis que poderiam degradar-se em condições mais severas. Esta capacidade da glicerina de preservar a integridade dos compostos bioativos, 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 e água: A mistura de glicerina com água reduz a viscosidade da solução, aumentando a sua eficiência de cavitação durante a extração ultrassónica. 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 na extração de compostos como os agentes amargos da raiz de genciana, conforme demonstrado em processos de sonicação.
Misturas de glicerina e etanol: A adição de etanol à glicerina cria uma mistura de solventes com menor viscosidade e melhores propriedades como solvente. O etanol, por ser um bom solvente para muitos fitoquímicos, contribui para uma extração mais eficiente dos compostos, enquanto a componente de glicerina garante a estabilidade e a biocompatibilidade do extrato final.
A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassónicos de elevado desempenho, desde a escala laboratorial até à escala industrial.