Hielscher Ultrasonics
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Extração com água altamente eficiente utilizando ultrassons de potência

A extração de compostos botânicos com água (por exemplo, extração com água fria ou quente, extração com água pressurizada e extração com água subcrítica) pode ser melhorada de forma eficiente através da ultrassonicação. A extração com água assistida por ultrassons não só proporciona rendimentos superiores e reduz o tempo de processamento, como também resulta num menor consumo de energia, em condições de extração mais suaves e em extratos de elevada qualidade, em comparação com as técnicas de extração convencionais. A extração ultrassónica com água é utilizada com sucesso para extrair numerosos compostos de origem vegetal, incluindo alcaloides, flavonoides, glicosídeos, compostos fenólicos e polissacáridos.

Extração ultrassónica de compostos bioativos com água

Os extratores ultrassónicos, como o UP400St (400W, 24kHz), intensificam a extração convencional de compostos botânicos com água.A água é o solvente mais polar, o que a torna um excelente solvente para compostos polares. Devido à sua natureza não tóxica e respeitadora do ambiente, a água seria o solvente ideal para qualquer extrato botânico. No entanto, os componentes menos polares e apolares dissolvem-se pouco ou não se dissolvem de todo em água. Além disso, sem qualquer promoção da transferência de massa, o processo de extração com água seria extremamente lento e, por conseguinte, economicamente inviável. Os ultrassons de elevada intensidade e baixa frequência constituem uma técnica de extração muito eficiente, que proporciona uma mistura e uma transferência de massa intensas. Por isso, é amplamente reconhecido que a extração ultrassónica oferece vantagens significativas em relação aos métodos de extração convencionais. Estas vantagens incluem rendimentos superiores, processamento rápido, transições rápidas entre lotes e extração contínua em linha, a utilização de solventes ecológicos, condições de extração suaves que preservam os compostos do extrato, segurança de operação e facilidade de aumento de escala para elevadas capacidades de processamento destinadas à produção comercial. (cf. Zabot et al., 2021)

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Sistema industrial de extração ultrassónica com 16kW para o fabrico contínuo em linha de extratos botânicos de elevada qualidade utilizando água como solvente de extração.

MultiSonoReactor com 4x 4kW para a produção em grande escala (em massa) de extratos botânicos utilizando água como solvente de extração. O MultiSonoReactor também pode ser pressurizado e aquecido para obter efeitos de extração sinérgicos.

 

Extração ultrassónica de matérias vegetais – Como utilizar sonicadores para extrair compostos vegetaisNesta apresentação, damos a conhecer o fabrico de extratos vegetais. Explicamos os desafios da produção de extratos vegetais de alta qualidade e como um sonicador pode ajudar a superá-los. Esta apresentação mostra como funciona a extração ultrassónica. Ficará a conhecer as vantagens que pode esperar da utilização de um sonicador na extração e como integrar um extrator ultrassónico na sua produção de extratos.
Nesta apresentação, damos a conhecer o fabrico de extratos vegetais. Explicamos os desafios da produção de extratos vegetais de alta qualidade e como um sonicador pode ajudar a superá-los. Esta apresentação mostra como funciona a extração ultrassónica. Ficará a conhecer as vantagens que pode esperar da utilização de um sonicador na extração e como integrar um extrator ultrassónico na sua produção de extratos.

 

Extração com água quente melhorada por ultrassonicação

Os parâmetros que determinam a extração de compostos botânicos durante a extração com água são a temperatura, o tempo, a pressão e a área superficial do material vegetal. Um extrato com água quente pode ser preparado num período relativamente curto devido à elevada temperatura da água.
A solução: O rendimento e a velocidade de extração podem ser significativamente aumentados através da aplicação de agitação ultrassónica. A água quente, por si só, tem apenas uma capacidade limitada de romper estruturas celulares, e as temperaturas elevadas danificam ou destroem frequentemente os compostos termolábeis, prejudicando a qualidade do extrato. Quando a extração ultrassónica é combinada com a extração com água quente, a temperatura pode ser drasticamente reduzida (por exemplo, de 100°C para 50°C), o que evita a degradação térmica dos ingredientes botânicos extraídos, aumenta o rendimento total e poupa energia. A cavitação ultrassónica é o princípio subjacente ao fenómeno da extração ultrassónica. A cavitação ultrassónica (ou acústica) consiste em forças puramente mecânicas que rompem as paredes celulares, libertam os compostos pretendidos e melhoram a transferência de massa entre o interior das células e a água (solvente). Assim, a extração ultrassónica com água proporciona excelentes resultados de extração.

Extração com água fria melhorada por ultrassonicação

A extração com água fria (infusão em água fria) é significativamente menos eficiente, uma vez que se evita a utilização de água quente. A água fria ou à temperatura ambiente não extrai muito bem os compostos botânicos, uma vez que a água fria penetra muito lentamente no material vegetal e a transferência de massa é quase negligenciável. A vantagem da extração com água fria reside em evitar qualquer aumento de temperatura, prevenindo assim a degradação térmica dos compostos sensíveis ao calor. No entanto, a dinâmica de extração muito fraca torna a extração convencional com água fria impraticável para a produção comercial. É por isso que a infusão em água fria é utilizada quase exclusivamente na fase experimental, devido à sua lentidão e ineficiência.
A solução: Com a introdução da ultrassonicação na extração com água fria, a lentidão e a ineficiência da imersão em água fria podem ser facilmente ultrapassadas. A extração com água fria intensificada por ultrassons permite manter temperaturas de extração baixas, ao mesmo tempo que aplica forças de cisalhamento intensas ao meio sólido-líquido. Como resultado do mecanismo de extração ultrassónica, as paredes celulares são abertas e os compostos botânicos são rapidamente libertados para a água. A extração e a infusão ultrassónicas com água fria transformam a imersão a frio num processo altamente eficaz, que proporciona rendimentos elevados e extratos de elevada qualidade num curto tempo de extração.

Extração de cogumelos em água fria com o UP400St e uma sonda de 22mmA ultrassonicação é um método de extração rápido e suave para produzir extratos de cogumelos de elevada qualidade utilizando água como solvente. No vídeo, o extrator ultrassónico UP400St é utilizado para a extração de cogumelos medicinais.
A ultrassonicação é um método de extração rápido e suave para produzir extratos de cogumelos de elevada qualidade utilizando água como solvente. No vídeo, o extrator ultrassónico UP400St é utilizado para a extração de cogumelos medicinais.

Extração com água pressurizada combinada com ultrassonicação

A extração ultrassónica caracteriza-se pela micromistura que, através das vibrações, promove uma maior difusão do solvente para o interior da partícula e do interior da partícula para a superfície, intensificando a transferência de massa. Além disso, a ultrassonicação reduz o tamanho das partículas do material celular, o que melhora os efeitos da extração com líquido pressurizado assistida por ultrassons. As partículas mais pequenas, com aproximadamente 0,68 mm, apresentam rendimentos superiores aos das partículas maiores (aproximadamente 1,05 mm), uma vez que uma maior área superficial permite aumentar significativamente a transferência de massa e, por conseguinte, melhorar os rendimentos de extração. (cf. Zabot et al., 2021)

Extrator ultrassónico industrial de sonda para o isolamento de compostos botânicos com água.

Extração com água de material vegetal em água, intensificada por ultrassons: Sonicador UIP1000hdT num copo de precipitação grande contendo uma suspensão de material vegetal. Aqui, a água é utilizada como solvente, mas a extração ultrassónica é compatível com qualquer tipo de solvente.

Vantagens da extração ultrassónica

  • Rendimento superior
  • Extração de alta velocidade
  • Extratos de elevada qualidade
  • Procedimento suave e não térmico
  • Solventes ecológicos
  • Economicamente vantajosa
  • Operação fácil e segura
  • Baixos custos de investimento e de operação
  • Operação 24/7 em condições exigentes
  • Método ecológico e respeitador do ambiente

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Extração eficaz com água fria pressurizada utilizando ultrassons de potência

Equipamento ultrassónico industrial para extração de fitoquímicos utilizando água como solvente: sonda ultrassónica com reator de célula de fluxo pressurizável para a produção de extratos em linha.Sob alta pressão, a penetração de água fria nos tecidos vegetais é facilitada e os fitoquímicos hidrossolúveis são dissolvidos sem provocar decomposição térmica. O método de extração com água fria a alta pressão pode ser combinado com ultrassons para melhorar o isolamento de ingredientes botânicos polares e apolares. A água, enquanto solvente não tóxico, barato e respeitador do ambiente, constitui uma alternativa atrativa aos solventes orgânicos, especialmente na produção de alimentos, produtos terapêuticos e suplementos alimentares de origem vegetal.
Para uma extração com água fria pressurizada intensificada por ultrassons, uma sonda ultrassónica (sonotrodo) é integrada no tanque de extração ou na célula de fluxo. O tanque ou a célula de fluxo são normalmente pressurizados a pressões entre 5 e 100 barg, dependendo dos compostos pretendidos no extrato. A Hielscher Ultrasonics fornece inclusivamente reatores ultrassónicos industriais e células de fluxo personalizados, que podem ser pressurizados até 300barg, permitindo definir a pressão ideal do seu processo de extração.
 

Extração ultrassónica de matérias vegetais – Lote de 30 litros / 8 galõesA extração ultrassónica de matérias vegetais proporciona rendimentos mais elevados. O homogeneizador Hielscher UIP2000hdT, de 2000 watts, tem potência suficiente para realizar facilmente a extração em lotes de 10 litros a 120 litros.
A extração ultrassónica de matérias vegetais proporciona rendimentos mais elevados. O homogeneizador Hielscher UIP2000hdT, de 2000 watts, tem potência suficiente para realizar facilmente a extração em lotes de 10 litros a 120 litros.

 

Extração com água supercrítica melhorada por sonicação

A extração com água subcrítica melhorada por ultrassons é outra técnica sinérgica, na qual os ultrassons de potência melhoram a transferência de massa entre o sólido e o líquido. A extração com água subcrítica (SWE) – também conhecida como extração com água quente pressurizada ou extração com água sobreaquecida – é uma técnica menos frequentemente utilizada para a extração de compostos botânicos de menor polaridade. Na extração com água subcrítica, a água no seu estado supercrítico é utilizada como solvente.
O que é a água subcrítica e por que motivo é um bom solvente para a extração de compostos vegetais menos polares? “A água possui muitas propriedades termodinâmicas fortemente influenciadas pela temperatura e pela pressão. Dependendo das condições, o seu estado físico (sólido, líquido ou gasoso), comportamento térmico, densidade ou viscosidade podem ser modificados. Ao aumentar a temperatura e a pressão para além de um ponto conhecido como ponto crítico (definido a 221 bar e 374 °C), a água pode atingir o estado supercrítico. Em condições subcríticas, correspondentes a temperaturas entre 100°C e a temperatura crítica (374°C) e a pressões entre 1 bar e a pressão crítica (221 bar), de modo a evitar a vaporização, a polaridade da água diminui; isto torna a água um melhor solvente para a extração de vários compostos bioativos orgânicos.” (Li and Chemat, 2019)
Quando os ultrassons são combinados com a extração com água subcrítica, a eficiência de extração pode ser melhorada, aumentando o rendimento do extrato e reduzindo o tempo de extração. Para obter resultados ideais, a pressão no reator fechado e pressurizado de processamento por lotes ou no reator com célula de fluxo deve atingir pelo menos o dobro da pressão de vapor da água. (Pode encontrar uma tabela da pressão de vapor da água no final desta página.)
Huang et al. (2010) investigaram os efeitos de extração dos ultrassons de baixa frequência e elevada potência em combinação com a extração com água subcrítica. Para esse efeito, uma sonda ultrassónica é acoplada ao recipiente do dispositivo de extração com água subcrítica para extrair óleo volátil de Lithospermum erythrorhizon. Os resultados mostraram que o efeito de melhoria assistida por ultrassons a 20 KHz foi superior ao obtido a 36 KHz e aumentou com a potência de saída (de 0 a 250 W). O rendimento da extração com água subcrítica aumentou de 1,87% para 2,39% através de oscilação ultrassónica (250 W, 20 KHz), a uma temperatura de 160°C e a uma pressão de 5 MPa, durante um procedimento de extração de 25 minutos. A ultrassonicação pôde melhorar não só o rendimento de extração, mas também a velocidade de extração, permitindo assim poupar tempo.
A extração com água subcrítica assistida por ultrassons pode ser realizada a pressões mais baixas (por exemplo, 5barg) do que a extração convencional com água subcrítica (por exemplo, 10MPa), o que reduz os custos de energia e torna o procedimento de extração mais seguro.

Extrator ultrassónico de elevado desempenho para o isolamento de fitoquímicos por lotes.

A extração ultrassónica de fitoquímicos de plantas com água pode ser realizada por lotes ou em operação contínua. A imagem mostra o potente sonicador de 1000 watts UIP1000hdT durante a extração de compostos botânicos por lotes.

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Extração de matérias vegetais por ultrassons – Lote de 8 litros – Sonicador UP400SHomogeneizador ultrassónico UP400St para a extração de compostos vegetais em lotes sob agitação.

As vantagens da extração ultrassónica de compostos botânicos

Tanto a investigação científica como a implementação industrial demonstram que a extração assistida por ultrassons é uma técnica fiável e fácil de operar, que não exige conhecimentos técnicos prévios nem formação intensiva. Uma eficiência de extração muito elevada, rendimentos elevados, baixos custos de operação, bem como baixos custos de investimento (especialmente em comparação com outras técnicas, como os extratores de CO2 ) e baixos custos de energia são as principais vantagens dos extratores ultrassónicos de sonda.
Outros benefícios que tornam a tecnologia de extração ultrassónica o método preferido são os extratos de elevada qualidade devido às baixas temperaturas de extração, resultados fiáveis (repetibilidade / reprodutibilidade), aumento de escala completamente linear para qualquer nível de produção e necessidades de manutenção reduzidas.
“Outras vantagens associadas à utilização da extração ultrassónica de sonda são o manuseamento fácil do extrato, a execução rápida, a ausência de resíduos, o rendimento elevado, o respeito pelo ambiente, a melhoria da qualidade e a prevenção da degradação do extrato.”
(cf. Chemat and Khan, 2011)

Extração e purificação ultrassónicas de fitoquímicos de plantas: a imagem mostra o sonicador de sonda UP400St, um filtro de vácuo Büchi e um evaporador rotativo para a extração de curcumina.

Instalação de extração para isolamento de compostos botânicos: Sonicador de sonda UP400St, filtro de vácuo Büchi e evaporador rotativo para a extração de fitoquímicos.

Sonicadores de elevado desempenho para extração com água

Extrator ultrassónico de sonda para a libertação eficiente de fitoquímicos e compostos botânicos de plantas.Os extratores da Hielscher Ultrasonics estão bem estabelecidos no domínio da extração de compostos botânicos, independentemente do solvente utilizado. Os produtores de extratos – tanto os fabricantes mais pequenos de extratos exclusivos para nichos de mercado como os produtores em massa e em grande escala – encontram na ampla gama de equipamentos da Hielscher o equipamento de extração ultrassónica ideal para as suas necessidades de produção. Estão prontamente disponíveis instalações para processos por lotes e processos contínuos em linha, que podem ser expedidas a partir de stock. Adequada para trabalhar com qualquer solvente, a extração ultrassónica pode ser aplicada de forma flexível à extração de qualquer material vegetal. A utilização de água como solvente permite produzir extratos com certificação biológica sem utilizar etanol “biológico” extremamente caro. (Naturalmente, o material vegetal tem de ser cultivado em modo de produção biológico para produzir um extrato biológico com água).

Extração de elevada eficiência com Hielscher Ultrasonics

Os extratores ultrassónicos da Hielscher rompem eficientemente as células vegetais, aumentam a área superficial do material vegetal para a penetração do solvente e intensificam a transferência de massa para a libertação de fitoquímicos (metabolitos secundários). Concebidos para serem fáceis de utilizar, os extratores Hielscher são rapidamente instalados e podem ser operados de forma segura e intuitiva.

Cumprimento dos mais elevados padrões de qualidade – Concebidos e fabricados na Alemanha

O hardware sofisticado e o software inteligente dos sonicadores Hielscher são concebidos para garantir resultados fiáveis de extração ultrassónica a partir da sua matéria-prima vegetal, com resultados reprodutíveis e uma operação segura e fácil para o utilizador. A robustez, a fiabilidade, a operação 24/7 em plena carga e a simplicidade de operação do ponto de vista do operador são outros fatores de qualidade que tornam os sonicadores Hielscher uma escolha favorável.
Os extratores da Hielscher Ultrasonics são utilizados em todo o mundo na extração de fitoquímicos de elevada qualidade. Com eficácia comprovada na obtenção de compostos botânicos de elevada qualidade, os extratores ultrassónicos Hielscher são utilizados não só por pequenos produtores artesanais de extratos especializados e exclusivos, mas sobretudo na produção industrial de extratos amplamente disponíveis no mercado, suplementos nutricionais e produtos terapêuticos. Graças ao seu hardware robusto e software inteligente, os processadores ultrassónicos Hielscher podem ser facilmente operados e monitorizados.

Registo automático de dados

Os sonicadores Hielscher podem ser controlados remotamente através do navegador. Os parâmetros de sonicação podem ser monitorizados e ajustados com precisão às necessidades do processo.Para cumprir os padrões de produção de alimentos, suplementos nutricionais e produtos terapêuticos, os processos de produção têm de ser monitorizados e registados em detalhe. Os dispositivos ultrassónicos digitais da Hielscher Ultrasonics dispõem de registo automático de dados. Graças a esta funcionalidade inteligente, todos os parâmetros importantes do processo, como a energia ultrassónica (energia total e líquida), a temperatura, a pressão e o tempo, são automaticamente guardados num cartão SD integrado assim que o dispositivo é ligado. A monitorização do processo e o registo de dados são importantes para a normalização contínua do processo e para a qualidade do produto. Ao aceder aos dados do processo registados automaticamente, pode rever operações de sonicação anteriores e avaliar os resultados.
Outra funcionalidade fácil de utilizar é o controlo remoto dos nossos sistemas ultrassónicos digitais através do navegador. Através do controlo remoto pelo navegador, pode iniciar, parar, ajustar e monitorizar o seu processador ultrassónico à distância, a partir de qualquer lugar.
Quer saber mais sobre as vantagens da extração ultrassónica de materiais vegetais com água? Contacte-nos agora para discutir o seu processo de fabrico de extratos botânicos! A nossa equipa experiente terá todo o gosto em partilhar mais informações sobre a extração ultrassónica, os nossos sistemas ultrassónicos e os preços!

A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos sonicadores:

Volume do lote Caudal Dispositivos recomendados
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
não aplicável 10 a 100L/min UIP16000
não aplicável superior conjunto de UIP16000

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Utilize o formulário abaixo para solicitar informações adicionais sobre processadores ultrassónicos, aplicações e preço. Teremos todo o gosto em discutir consigo o seu processo e em oferecer-lhe um sistema ultrassónico que satisfaça os seus requisitos!





Os homogeneizadores ultrassónicos de elevado cisalhamento são utilizados no processamento laboratorial, de bancada, piloto e industrial.

A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassónicos de elevado desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração à escala laboratorial, piloto e industrial.

Informações técnicas sobre a extração ultrassónica com água

Os métodos de extração convencionais, como a maceração, a infusão, a percolação, a decocção, a extração sob refluxo, a destilação por arrastamento de vapor, a sublimação e a prensagem, são frequentemente utilizados na extração de compostos medicinais de plantas. As desvantagens destes métodos incluem processos demorados, pureza reduzida e baixa eficiência.

Parâmetros do processo que influenciam a extração ultrassónica

A extração assistida por ultrassons é conhecida pelas suas características e vantagens únicas, que tornam a sonicação uma técnica de extração superior em comparação com os métodos convencionais de extração de compostos botânicos. Uma das principais vantagens da extração assistida por ultrassons reside na possibilidade de ajustar com precisão os fatores de processamento ultrassónico (como a amplitude, o tempo, a temperatura e a pressão), permitindo regular o processo ultrassónico de forma ideal para o composto pretendido. Cada material vegetal tem parâmetros de extração ideais, com os quais se obtêm o melhor rendimento, qualidade e velocidade de extração. O processo de extração ultrassónica permite ajustar perfeitamente estas condições de extração ideais.

Amplitude ultrassónica

A amplitude é o deslocamento vibratório da sonda ultrassónica (sonotrodo). Quanto maior for a amplitude, mais intensas serão a vibração e a cavitação no líquido sonicado. A Hielscher Ultrasonics é especializada em sonicadores de sonda de elevado desempenho, que podem fornecer amplitudes ajustáveis com precisão. Estão prontamente disponíveis em stock sondas personalizadas que podem fornecer até 200µm em operação contínua 24/7. Também podem ser facilmente fabricados sonotrodos ultrassónicos personalizados para amplitudes ainda mais elevadas.
A amplitude é um dos parâmetros mais importantes – se não o mais importante de todos – para a extração eficiente de plantas. As amplitudes elevadas criam as forças necessárias para romper as paredes celulares e libertar o material intracelular. É assim que a ultrassonicação de elevado desempenho se torna tão eficaz na extração de compostos botânicos.

Tempo / Duração do tratamento ultrassónico

A extração assistida por ultrassons é normalmente muito mais curta do que os métodos tradicionais, uma vez que a sonicação liberta os compostos botânicos a velocidades de extração significativamente superiores. A ultrassonicação permite procedimentos de extração mais curtos, o que protege os compostos extraídos contra o processamento excessivo. Um processamento mais curto graças aos ultrassons significa uma maior capacidade de processamento e uma qualidade superior do extrato.

Tratamento ultrassónico pulsado

A pulsação ultrassónica é um modo de tratamento em que o tratamento por ultrassons é interrompido por ciclos de pausa definidos (por exemplo, ciclo de trabalho de 50%: 30 seg. LIGADO, 30 seg. DESLIGADO; ciclo de trabalho de 100%: sonicação contínua sem pausas). O ciclo de trabalho dos ultrassons (também conhecido como modo pulsado ou ciclos de pulsação ultrassónica) refere-se à percentagem de tempo durante a qual os ultrassons são acoplados ao meio (duração do pulso) ao longo de um período de pulso. Por exemplo, um modo de ciclo de 50% corresponderia a 30 seg. LIGADO e 30 seg. DESLIGADO. Durante a fase de pausa de um ciclo de trabalho, o líquido sonicado regressa, por um período definido (por exemplo, 30 seg.), a um estado não perturbado, o que favorece a dissipação de calor para manter a temperatura de processamento pretendida. O ciclo de trabalho da sonicação é menos importante para a eficiência de extração, mas é utilizado para manter uma determinada temperatura do processo.

Pressão hidrostática

A pressão é outro parâmetro muito importante para os processos ultrassónicos. A aplicação de pressão hidrostática ao meio sonicado afeta a intensidade da cavitação. Em condições de pressão elevada, a intensidade da cavitação ultrassónica (acústica) aumenta. A Hielscher Ultrasonics oferece vários tipos de reatores ultrassónicos de processamento por lotes e células de fluxo, que podem ser pressurizados para intensificar os resultados da sonicação.

Temperatura de extração

Extrator ultrassónico UP400ST com sensor de temperatura.Como qualquer tratamento mecânico, a ultrassonicação provoca um aumento de temperatura, em conformidade com a 2.ª lei da termodinâmica. No entanto, a ultrassonicação é uma técnica de tratamento não térmico, uma vez que os tratamentos assistidos por ultrassons se baseiam em forças puramente mecânicas (também chamadas forças sonomecânicas). A temperatura de extração durante a extração ultrassónica pode ser controlada de forma eficiente e mantida dentro de um determinado intervalo de temperatura selecionado. Todos os processadores ultrassónicos digitais Hielscher estão equipados com um sensor de temperatura conectável e software inteligente, no qual pode ser definido um determinado intervalo de temperatura para o processo. Sempre que este intervalo de temperatura é ultrapassado, o sonicador faz uma pausa até a temperatura voltar ao intervalo selecionado e, em seguida, retoma automaticamente o procedimento de sonicação. Esta funcionalidade inteligente dos sonicadores Hielscher permite um processo de sonicação controlável com precisão e resultados ideais.
Uma vez que a temperatura de extração pode variar consoante os compostos botânicos e a planta, a temperatura é um fator importante que não deve ser negligenciado durante a otimização do processo ultrassónico. Por exemplo, verificou-se que 80°C era a temperatura ideal para alcançar o rendimento máximo de flavonoides de Sophora flavescens, enquanto os melhores resultados para a extração de arabinoxilano do farelo de trigo foram obtidos a 50°C.

Utilize qualquer solvente para a extração ultrassónica

Os diferentes compostos botânicos têm polaridades diferentes, que afetam a sua solubilidade em vários solventes. Por exemplo, as saponinas e os polissacáridos são mais polares e, por isso, apresentam boa solubilidade em água, uma vez que a água é altamente polar. Os compostos fenólicos, como as antocianinas e o ácido clorogénico, por outro lado, são bastante apolares e, por isso, dissolvem-se melhor num solvente menos polar, como o etanol. Assim, a escolha do solvente deve ser feita de acordo com a solubilidade dos compostos pretendidos, de modo a obter uma elevada eficiência de extração. Por exemplo, a água é um bom solvente para a extração de compostos polares, como a psilocibina de cogumelos, bem como oligossacáridos, glicosídeos e flavonoides; uma mistura de etanol e água com uma concentração de etanol de 60% (v/v), por sua vez, é adequada para a extração assistida por ultrassons de compostos como a apigenina, a baicalina e a luteolina.
Saiba mais sobre solventes, polaridade dos solventes e os solventes mais adequados para a extração ultrassónica!

Água como solvente de extração

A água é o solvente mais polar e é adequada para a extração de uma ampla gama de compostos polares. As suas principais vantagens incluem a capacidade de dissolver uma ampla gama de substâncias. Além disso, é barata, não tóxica, segura e não inflamável. As suas desvantagens incluem a forte seletividade para compostos polares devido à sua elevada polaridade. Devido ao seu elevado ponto de ebulição de 100°C, a concentração do extrato (por exemplo, por destilação ou evaporação rotativa) exige uma grande quantidade de energia. Além disso, a água é suscetível ao crescimento de bactérias e bolores.

Frequência ultrassónica

A frequência ultrassónica em torno de 20kHz estabeleceu-se como a mais potente e eficiente para a extração de compostos botânicos. A frequência influencia a eficiência da extração assistida por ultrassons na extração de compostos medicinais de plantas. Em geral, a baixa frequência ultrassónica (isto é, aproximadamente 20kHz) gera uma cavitação mais intensa (efeitos sonomecânicos), o que resulta numa maior eficácia do procedimento de extração.

O material vegetal

Os materiais vegetais podem variar muito quanto à estrutura e à rigidez das suas células. Dependendo da composição da parede celular, que pode conter celulose, hemiceluloses, lenhina, polissacáridos pécticos, proteínas, compostos fenólicos e não celulósicos e água, as paredes celulares podem ser resistentes ou macias. Os diferentes tipos e partes de plantas contêm diferentes tipos e quantidades destes componentes da parede celular. É por isso que cada tipo de planta exige parâmetros de processamento específicos para obter resultados de extração ideais.
Como a intensidade pode ser ajustada com precisão, os extratores ultrassónicos Hielscher podem romper de forma fiável paredes celulares macias e duras. As paredes celulares macias podem necessitar de ultrassonicação menos intensa, enquanto as estruturas celulares resistentes beneficiam de um tratamento mais intenso.
A matéria-prima para a extração de compostos botânicos pode ser recém-colhida (húmida) ou seca. A extração ultrassónica é adequada tanto para plantas frescas/húmidas como para plantas secas. O tamanho das partículas dos sólidos vegetais é outro fator importante: uma elevada área superficial (isto é, partículas pequenas) é benéfica, uma vez que proporciona uma grande área de contacto para as forças de cisalhamento da cavitação ultrassónica, resultando numa maior eficiência. Por conseguinte, o material vegetal é macerado ou triturado em pequenos pedaços (aproximadamente 3–5mm).

Porque é a extração ultrassónica o melhor método?

Eficiência

  • Rendimentos superiores
  • Processo de extração rápido – em poucos minutos
  • Extratos de elevada qualidade – extração suave e não térmica
  • Solventes ecológicos (água, etanol, glicerina, óleos vegetais, NADES, etc.)

Simplicidade

  • Ligar e utilizar – Instalação e operação em poucos minutos
  • Elevada capacidade de processamento – Para a produção de extratos em grande escala
  • Operação por lotes ou contínua em linha
  • Instalação e arranque simples
  • Portátil / Móvel – Unidades portáteis ou montadas sobre rodas
  • Aumento de escala linear – adicione outro sistema ultrassónico em paralelo para aumentar a capacidade
  • Monitorização e controlo remotos – através de PC, smartphone ou tablet
  • Não é necessária supervisão do processo – Instale e coloque em funcionamento
  • Elevado desempenho – concebidos para produção contínua 24/7
  • Robustez e necessidades de manutenção reduzidas
  • Elevada qualidade – concebidos e construídos na Alemanha
  • Carregamento e descarga rápidos entre lotes
  • Fáceis de limpar

Segurança

  • Operação simples e segura
  • Extração sem solventes ou com solventes (água, etanol, óleos vegetais, glicerina, etc.)
  • Sem pressões e temperaturas elevadas
  • Sistemas à prova de explosão com certificação ATEX disponíveis
  • Fáceis de controlar (também por controlo remoto)


Bibliografia / Referências

Tabela: pressão de vapor da água

Temperatura
em °C
Pressão de vapor
em mmHg (Torr)
Pressão de vapor
em hectopascal hPa
-80 0,00041 0,00055
-75 0,000915 0,00122
-70 0,00196 0,00261
-65 0,00405 0,0054
-60 0,008101 0,0108
-55 0,0157 0,02093
-50 0,02952 0,03936
-45 0,05402 0,07202
-40 0,09631 0,1284
-39,5 0,1019 0,1359
-39 0,1078 0,1437
-38,5 0,114 0,1520
-38 0,1206 0,1607
-37,5 0,1274 0,1699
-37 0,1347 0,1796
-36,5 0,1423 0,1897
-36 0,1503 0,2004
-35,5 0,1587 0,2116
-35 0,1676 0,2235
-34,5 0,1769 0,2359
-34 0,1867 0,2490
-33,5 0,197 0,2627
-33 0,2078 0,2771
-32,5 0,2192 0,2923
-32 0,2311 0,3082
-31,5 0,2437 0,3249
-31 0,2568 0,3424
-30,5 0,2706 0,3608
-30 0,2851 0,3801
-29,5 0,3003 0,4004
-29 0,3162 0,4216
-28,5 0,333 0,4439
-28 0,3505 0,4673
-27,5 0,3688 0,4918
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27 26,763 35,681
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46 75,749 100,99
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49 88,147 117,52
50 92,648 123,52
51 97,343 129,78
52 102,24 136,31
53 107,35 143,12
54 112,67 150,22
55 118,23 157,62
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57 130,03 173,36
58 136,29 181,71
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60 149,61 199,46
61 156,67 208,88
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81 370,28 493,67
82 385,43 513,87
83 401,10 534,76
84 417,30 556,35
85 434,04 578,67
86 451,33 601,73
87 469,21 625,56
88 487,67 650,17
89 506,73 675,58
90 526,41 701,82
91 546,72 728,90
92 567,68 756,84
93 589,31 785,68
94 611,61 815,41
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99 733,95 978,52
100 760,00 1013,3
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106 937,92 1250,5
107 970,60 1294,0
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110 1074,56 1432,63
111 1111,20 1481,48
112 1148,74 1531,53
113 1187,42 1583,10
114 1227,25 1636,20
115 1267,98 1690,50
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125 1740,93 2321,05
130 2026,10 2701,24
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367 152 129,2 202 822,3
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372 161 507,6 215 325,8
373 163 468,4 217 939,9
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Ultrassons de elevado desempenho! A gama de produtos Hielscher abrange todo o espectro, desde o sonicador laboratorial compacto, passando pelas unidades de bancada, até aos sistemas ultrassónicos totalmente industriais.

A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassónicos de elevado desempenho desde a escala laboratorial até à escala industrial.

Teremos todo o gosto em discutir o seu processo.

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