Método de extração mais eficiente para botânicos

Você está procurando uma configuração de extração poderosa e confiável para produzir extratos botânicos de alta qualidade? Aqui você pode encontrar uma comparação de técnicas de extração comuns, incluindo extração ultrassônica, extração de CO2 supercrítico, extração de etanol, maceração, entre outras, e suas vantagens e desvantagens.

Extração botânica usando ultrassom vs técnicas alternativas

A extração de plantas pode ser realizada por meio de várias técnicas. No entanto, a eficiência, o rendimento e a qualidade do extrato são fortemente influenciados pelo método e protocolo de extração utilizados. Maceração, extração de CO2 supercrítico, percolação e extração de Soxhlet são métodos de extração comuns, que fornecem resultados de extração muitas vezes insuficientes.
A extração baseada em ultrassom é uma técnica de isolamento sofisticada, que supera os métodos tradicionais de extração em vários pontos.
A extração baseada em ultrassom usando uma sonda ultrassônica é um método altamente eficaz de extração de compostos de plantas e outros materiais. Em comparação com outros métodos como maceração, extração de CO2, percolação e extração por micro-ondas, a extração do tipo sonda ultrassônica se destaca devido a várias vantagens:

• Extração mais rápida: A extração ultrassônica do tipo sonda pode extrair compostos muito mais rapidamente do que a maceração e a percolação. Isso ocorre porque as ondas ultrassônicas criam bolhas de cavitação no solvente, que criam microchoques que ajudam a quebrar as paredes celulares e liberar os compostos mais rapidamente.
• Maior rendimento: A extração do tipo sonda ultrassônica pode extrair um rendimento maior de compostos do que a maceração, extração de CO2 e percolação. Isso ocorre porque as ondas ultrassônicas ajudam a liberar mais dos compostos-alvo do material que está sendo extraído.
• Mais eficiente: A extração ultrassônica do tipo sonda é mais eficiente do que a maceração, extração de CO2, percolação e extratores de Soxhlet, pois requer menos solvente para extrair a mesma quantidade de compostos. Isso ocorre porque as ondas ultrassônicas ajudam a aumentar a solubilidade dos compostos-alvo no solvente.
• Versatilidade: A extração do tipo sonda ultrassônica pode ser usada para extrair uma ampla gama de compostos de vários materiais, incluindo compostos hidrofílicos e hidrofóbicos. Isso significa que o ultrassom também é excelente para a produção de extratos de espectro total.
• Baixo custo: A extração do tipo sonda ultrassônica é geralmente mais barata do que a extração de CO2, percolação, maceração e extração de Soxhlet, pois não requer equipamentos de alta pressão ou mão de obra intensiva.
• Ecológico: As sondas ultrassônicas permitem uma extração ecologicamente correta, pois requer menos solvente e energia em comparação com outros métodos e produz menos resíduos. Embora a sonicação seja compatível com qualquer solvente, devido à alta eficiência dos ultrassônicos, os solventes tóxicos podem ser evitados. Etanol, etanol aquoso e água são excelentes solventes para extração botânica ultrassônica.

Quando comparada às técnicas tradicionais de extração botânica, a extração do tipo sonda ultrassônica oferece vantagens significativas, o que explica o amplo uso da extração por ultrassom para vários compostos bioativos de plantas.

Extração de extratos botânicos de alta qualidade

Para extratos botânicos de alta qualidade, não apenas a matéria-prima (material vegetal) é essencial, mas também a técnica de extração aplicada é crucial. Os extratos vegetais são sensíveis à temperatura, o que significa que são degradados pelo calor. Portanto, é crucial escolher um método de extração não térmico.
A seleção do solvente de extração é outro fator importante, que influencia na qualidade do extrato. Solventes como hexano, metanol, butano e outros produtos químicos agressivos podem contaminar o extrato. Embora os solventes sejam removidos após a extração, vestígios de solventes tóxicos podem ser encontrados no extrato final. Água, álcool, etanol, glicerina ou óleos vegetais são solventes seguros, não tóxicos e aprovados pelo FDA para consumo.

Protocolo passo a passo de extração botânica usando uma sonda ultrassônica

Como os compostos bioativos são extraídos de plantas usando ultrassom do tipo sonda? Abaixo você pode encontrar instruções passo a passo para a extração de fitoquímicos e compostos bioativos de materiais vegetais, como folhas, pétalas, corpo frutífero, caules, raízes ou rizomas!

1. Primeiro, o material vegetal é moído ou cortado em pequenos pedaços para aumentar a área de superfície para extração.
2. O material vegetal é então misturado com um solvente (como etanol ou água) para extrair os polifenóis.
3. A ultrassonografia do tipo sonda é então usada para auxiliar no processo de extração, aplicando ondas de ultrassom de alta intensidade e baixa frequência a aprox. 20kHz à mistura. Isso causa cavitação acústica e uma rápida vibração do solvente, o que promove a desintegração e ruptura das células vegetais e a liberação de substâncias bioativas como polifenóis, flavonóides e vitaminas.
4. A mistura é então filtrada para separar o material vegetal sólido do líquido que contém os compostos bioativos extraídos.
5. O líquido é então evaporado ou submetido a processamento adicional para remover o solvente e concentrar as moléculas bioativas.
6. O produto final é um extrato rico em bioativos que pode ser usado em várias aplicações, como suplementos dietéticos, alimentos funcionais e cosméticos.

Nota: Esta é uma visão geral do processo e as condições específicas (solvente, proporção de material vegetal para solvente, tempo de extração, poder de ultrassom, etc.) podem variar dependendo da fonte vegetal e do conteúdo de substância bioativa desejado.

Como funciona a extração ultrassônica?

A extração ultrassônica é baseada no princípio de funcionamento da cavitação acústica ultrassônica e é um tratamento puramente mecânico. Semelhante a um misturador de alto cisalhamento, um ultrassônico cria apenas forças mecânicas de cisalhamento no meio do processo. A extração ultrassônica em si é uma técnica de extração não térmica e livre de produtos químicos.
O que é Cavitação Acústica? – A cavitação acústica ou ultrassônica ocorre quando ondas de ultrassom de alta potência e baixa frequência são acopladas em uma pasta que consiste em material botânico em um líquido (solvente). As ondas ultrassônicas de alta potência são acopladas por meio de um processador ultrassônico do tipo sonda na pasta botânica. Ondas de ultrassom altamente energéticas viajam através do líquido criando ciclos alternados de alta pressão / baixa pressão, o que resulta no fenômeno da cavitação acústica. A cavitação acústica ou ultrassônica leva localmente a condições extremas, como diferenciais de pressão muito altos e altas forças de cisalhamento. Quando as bolhas de cavitação implodem na superfície dos sólidos (como partículas, células vegetais, tecidos, etc.), os microjatos e a colisão inter-particlular geram efeitos como quebra de partículas, sonoporação (perfuração das paredes celulares e membranas celulares) e ruptura celular. Além disso, a implosão de bolhas de cavitação em meios líquidos cria turbulências e agitação, o que promove a transferência de massa entre o interior da célula e o solvente circundante. A irradiação ultrassônica é uma forma altamente eficiente de potencializar os processos de transferência de massa, uma vez que a sonicação resulta em cavitação e seus mecanismos relacionados, como micros-movimento por jatos líquidos, compressão e descompressão no material com a subsequente ruptura das paredes celulares.
Dependendo da matéria-prima, o processo de extração ultrassônica pode exigir altas intensidades, por exemplo, para quebrar células vegetais rígidas ou material com alta quantidade de celulose. Os ultrassônicos do tipo sonda podem gerar amplitudes muito altas, o que é necessário para gerar cavitação impactante. A Hielscher Ultrasonic fabrica extratores ultrassônicos de alto desempenho, que podem facilmente criar amplitudes de 200μm em operação contínua 24 horas por dia, 7 dias por semana. Para amplitudes ainda maiores, a Hielscher oferece sonotrodos (sondas) de alta amplitude especificados.
Reatores ultrassônicos pressurizáveis e células de fluxo são usados para intensificar a cavitação. Com o aumento das pressões, as forças de cavitação e cisalhamento cavitacional tornam-se mais destrutivas e melhoram assim os efeitos de extração ultrassônica.

Extrato de Fitoquímicos e Compostos Bioativos com Sonicação

A extração ultrassônica é usada para liberar e isolar uma ampla variedade de compostos bioativos (os chamados fitoquímicos) de botânicos.
A lista abaixo fornece uma pequena visão geral sobre os fitoquímicos extraídos por ultrassom:

• CBD e outros canabinóides de cannabis e cânhamo
• Terpenos
• gengibre
• alecrim
• Capsaicina de pimenta
• Cafeína de grãos de café
• Astaxantina de algas
• Alicina de alho
• Catequinas (EGEC) do Chá
• Ellagitannins de romã
• Extratos de ervas ayurvédicas
• Nicotina do tabaco
• óleos essenciais
• Fitoquímicos da urtiga
• Pectinas de cascas de frutas cítricas
• Polifenóis da casca de manga
• Taraxacina e Taraxasterol de dente-de-leão

Solventes para extração ultrassônica

A extração ultrassônica é compatível com quase todos os solventes. Mais comumente, etanol, água, mistura etanol/água, glicerina e óleos vegetais são usados para a extração de compostos bioativos de botânicos, pois esses solventes são considerados seguros para consumo e são fáceis de usar.
Leia mais sobre solventes usados para extração ultrassônica!

As vantagens da extração ultrassônica de etanol

O etanol é um dos solventes mais comumente usados com extração ultrassônica devido à sua segurança (aprovado pela FDA para consumo), sua eficácia e sua ampla solvência. A extração ultrassônica de etanol supera outros solventes e outras tecnologias de extração com eficiência de custos, escalabilidade linear, simplicidade e segurança.
A eficácia superior do etanol como solvente está ligada à sua composição química de uma cauda de hidrocarboneto e um único grupo hidroxila. Essa composição química permite que o etanol se dissolva e extraia um espectro muito amplo de substâncias, desde polifenóis, flavonóides, terpenos, canabinóides e lipídios (óleos).
Por exemplo, a extração ultrassônica de etanol de canabinóides não requer a preparação para o inverno (desparafinagem), uma etapa necessária com outros métodos de extração, como a extração de CO2 para remover as ceras.

A extração de etanol exibe efeitos diferentes dependendo da temperatura do etanol. O etanol aquecido é frequentemente usado para produzir extratos de espectro completo, que são valorizados por seu efeito entourage. Por outro lado, o etanol gelado é preferencialmente usado para produzir destilados de ervas ou cannabis. A extração em etanol gelado não requer filtração posterior. Como a extração ultrassônica é um tratamento não térmico, ela pode ser usada com etanol quente / quente ou resfriado / gelado. Os reatores ultrassônicos encamisados ajudam a manter a temperatura de processamento desejada durante o tratamento. O controle digital e o software inteligente do ultrasonicator monitoram a temperatura de processamento por meio de sensores de temperatura conectáveis e podem ser programados para interromper ou pausar o tratamento de extração quando a temperatura do meio sair de uma determinada faixa.

Compre o equipamento de extração ultrassônica mais eficiente!

Os sistemas de extração de alto desempenho da Hielscher Ultrasonics estão disponíveis em qualquer escala, desde pequenos laboratórios, escala piloto de médio porte até a produção totalmente industrial de várias toneladas por hora. Dependendo do rendimento, os extratores ultrassônicos Hielscher podem ser usados em modo em lote ou contínuo em linha. A escolha do solvente depende de você, pois os ultrassônicos Hielscher podem ser usados em combinação com qualquer solvente. Todos os dispositivos de extração ultrassônica são simples e seguros de operar. De acordo com sua matéria-prima, capacidades de processo e meta de saída, a Hielscher oferece o ultrassônico mais adequado.
Os processos de extração ultrassônica são influenciados pela matéria-prima, solvente e rendimento. Vários acessórios, como sonotrodos (sondas) de vários tamanhos e formas, buzinas de reforço, células de fluxo com vários volumes e geometrias, sensores de temperatura e pressão conectáveis e muitos outros dispositivos estão disponíveis para montar a configuração ultrassônica ideal para o seu processo de extração.
O controle do processo é crucial para obter resultados reprodutíveis. Portanto, todos os modelos digitais são equipados com software inteligente, que permite ajustar, monitorar e revisar os parâmetros de extração. Devido ao controle preciso sobre a amplitude, o tempo de sonicação e os ciclos de trabalho, podem ser alcançados resultados ideais do processo, como rendimento superior e mais alta qualidade do extrato. O registro automático de dados do processo de sonicação são as bases para a padronização do processo e reprodutibilidade/repetibilidade, que são necessárias para as Boas Práticas de Fabricação (BPF).

A tabela abaixo fornece uma indicação da capacidade aproximada de processamento de nossos ultrassônicos:

Literatura / Referências