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.
A glicerina vegetal é um solvente de extração ideal devido às suas propriedades não tóxicas e não irritantes e à sua capacidade de preservar a estabilidade e a potência de compostos bioactivos sensíveis. Tanto a glicerina pura como as misturas de glicerina e água são solventes úteis para a produção de extractos para suplementos e nutracêuticos, extractos de aromas, aditivos alimentares e cosméticos.
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.
A glicerina (glicerol) é capaz de preservar a integridade dos compostos bioactivos, combinada com a sua natureza não tóxica e biodegradável, torna-a um solvente atraente para as indústrias farmacêutica, cosmética e alimentar. Combinado com as condições de extração suaves de ultra-sons, extractos de glicerina de ultra-sons mostram excelente qualidade e biodisponibilidade. O processo de sonicação garante a mais alta eficiência, resultando em altos rendimentos, tempo de extração reduzido e baixos custos de processamento! Use o solvente de sua escolha, alcançar excelentes rendimentos de extração e qualidade superior extrato com sonicadores Hielscher!
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.