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 comuns de extração, incluindo extração ultrassônica, extração de CO2 supercrítica, extração de etanol, maceração entre outras e suas vantagens, bem como desvantagens.

Extração Botânica Usando Ultrassom vs Técnicas Alternativas

A extração de plantas pode ser realizada através de várias técnicas. No entanto, a eficiência, o rendimento e a qualidade do extrato são fortemente influenciados pelo método de extração e protocolo utilizado. Maceração, extração supercrítica de CO2, percolação e extração de Soxhlet são métodos comuns de extração, que muitas vezes fornecem resultados de extração 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 ultra-sônica 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 de micro-ondas, a extração do tipo sonda ultrassônica se destaca devido a várias vantagens:

• Extração mais rápida: A extração do tipo sonda ultra-sônica pode extrair compostos muito mais rapidamente do que a maceração e a percolação. Isso ocorre porque as ondas ultra-sônicas 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 ultra-sônica pode extrair um maior rendimento de compostos do que a maceração, a extração de CO2 e a percolação. Isso ocorre porque as ondas ultra-sônicas ajudam a liberar mais dos compostos alvo do material que está sendo extraído.
• Mais eficiente: A extração do tipo sonda ultra-sônica é mais eficiente do que a maceração, a extração de CO2, a percolação e os extratores Soxhlet, pois requer menos solvente para extrair a mesma quantidade de compostos. Isso ocorre porque as ondas ultra-sônicas ajudam a aumentar a solubilidade dos compostos alvo no solvente.
• Versatilidade: A extração do tipo sonda ultra-sônica 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 completo.
• Baixo custo: A extração do tipo sonda ultra-sônica é geralmente menos dispendiosa do que a extração de CO2, a percolação, a maceração e a extração de Soxhlet, pois não requer equipamentos de alta pressão ou trabalho intenso em termos de tempo.
• Ecológico: As sondas ultra-sônicas permitem uma extração ambientalmente amigável, pois requer menos solvente e energia em comparação com outros métodos e produz menos resíduos. Embora a sonicação seja compatível com quaisquer solventes, devido à alta eficiência dos ultrassonicators, os solventes tóxicos podem ser evitados principalmente. Etanol, etanol aquoso e água são excelentes solventes para extração botânica ultra-sônica.

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 numerosos compostos bioativos de plantas.

Extração de Extratos de Alta Qualidade de Botânicos

Para extratos botânicos de alta qualidade não só da matéria-prima (material vegetal) é essencial, mas também a técnica de extração aplicada é crucial. Extratos vegetais são sensíveis à temperatura, o que significa que são degradados pelo calor. Por isso, é crucial escolher um método de extração não térmica.
A seleção do solvente de extração é outro fator importante, que influencia a qualidade do extrato. Solventes como hexano, metanol, butano e outros produtos químicos severos 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 e não tóxicos e aprovados pela FDA para consumo.

Protocolo passo-a-passo de extração botânica usando uma sonda ultra-sônica

Como os compostos bioativos são extraídos de plantas usando ultra-sonda tipo sonda? Abaixo você pode encontrar uma instrução passo-a-passo para a extração de fitoquímicos e compostos bioativos de material vegetal, como folhas, pétalas, corpo frutífero, caules, raízes ou rizomas!

1. Primeiro, o material vegetal é moído ou picado 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 ajudar no processo de extração, aplicando ondas de ultrassom de alta intensidade e baixa frequência a aproximadamente 20kHz à mistura. Isso provoca 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, flavonoides 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 ultra-somação, etc.) podem variar dependendo da fonte vegetal e do conteúdo desejado da substância bioativa.

Como funciona a extração ultra-sônica?

A extração ultrassônica é baseada no princípio de trabalho da cavitação acústica ultrassônica e é um tratamento puramente mecânico. Semelhante a uma batedeira de alta cisalhamento, um ultrassônico só cria forças mecânicas de cisalhamento no meio de processo. A extração ultrassônica em si é uma técnica de extração não térmica e sem químicos.
O que é cavitação acústica? – A cavitação acústica ou ultrassônica ocorre quando ondas de ultrassom de alta potência e baixa frequência são acoplados em um chorume consistindo de material botânico em um líquido (solvente). Ondas ultrassônicas de alta potência são acoplado através de um processador ultrassônico tipo sonda no chorume botânico. 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 altas e forças de cisalhamento elevadas. Quando bolhas de cavitação implodem na superfície dos sólidos (como partículas, células vegetais, tecidos etc.), micro-jatos e colisão inter-particlular geram efeitos como quebra de partículas, sonoporação (perfuração de paredes celulares e membranas celulares) e ruptura celular. Além disso, a implosão das bolhas de cavitação na mídia líquida 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 melhorar os processos de transferência de massa, uma vez que a sônica resulta em cavitação e seus mecanismos relacionados, como micros-movimento por jatos líquidos, compressão e descompressão no material com a subsequente interrupção das paredes celulares.
Dependendo da matéria-prima, o processo de extração ultrassônica pode exigir altas intensidades, por exemplo, para quebrar células ou materiais de plantas rígidas com uma alta quantidade de celulose. Ultrassonicadores do tipo sonda podem gerar amplitudes muito altas, o que é necessário para gerar cavitação impactante. Hielscher Ultrasonic fabrica extratores ultrassônicos de alto desempenho, que podem facilmente criar amplitudes de 200μm em operação contínua 24/7. Para amplitudes ainda maiores, Hielscher oferece sonotrodos de alta amplitude especificados (sondas).
Reatores ultrassônicos pressurizáveis e células de fluxo são usados para intensificar a cavitação. Com pressões crescentes, as forças de cavitação e cisalhamento cavitacional tornam-se mais destrutivas e melhoram assim os efeitos de extração ultrassônica.

Extrair fitoquímicos e compostos bioativos com sônicação

A extração ultrassônica é usada para liberar e isolar uma grande variedade de compostos bioativos (os chamados fitoquímicos) de botânicos.
A lista abaixo oferece uma pequena visão geral sobre fito-químicos extraídos ultrasonicamente:

• CBD e outros canabinóides de Cannabis e Hemp
• Terpenos
• gengibre
• alecrim
• Capsaicina de Chillies
• Cafeína de Grãos de Café
• Astaxantina de Algas
• Allicin do Alho
• Catechins (EGEC) do Chá
• Ellagitannins de Romã
• Extratos de ervas ayurvédicas
• Nicotina do Tabaco
• óleos essenciais
• Pectinas de Cascas de Frutas Cítricas

Solventes para extração ultra-sônica

A extração ultrassônica é compatível com quase qualquer solvente. 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 o consumo e são fáceis de usar.
Leia mais sobre solventes usados para extração ultrassônica!

As vantagens da extração de etanol ultrassônico

O etanol é um dos solventes mais utilizados com extração ultrassônica devido à sua segurança (aprovada pela FDA para consumo), sua eficácia e sua ampla solvência. A extração de etanol ultrassônico supera outros solventes e outras tecnologias de extração com custo-eficiência, 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 hidroxyl. Esta composição química permite que o etanol se dissolva e extraia um espectro muito amplo de substâncias, de polifenóis, flavonoides, terpenos, canabinóides e lipídios (óleos).
Por exemplo, a extração de etanol ultrassônico de canabinóides não requer a invernização (desabáxing), um passo necessário com outros métodos de extração, como a extração de CO2, para remover as ceras.

A extração de etanol apresenta diferentes efeitos dependendo da temperatura do etanol. O etanol aquecido é frequentemente usado para produzir extratos de espectro completo, que são valorizados pelo efeito de sua comitiva. Por outro lado, o etanol gelado é de preferência usado para produzir destilados de ervas ou cannabis. A extração no etanol gelado não requer filtragem subsequente. Uma vez que a extração ultrassônica é um tratamento não térmico, pode ser usado com etanol quente/quente ou resfriado/gelado. Reatores ultrassônicos reveses em jaqueta ajudam a manter a temperatura de processamento desejada durante o tratamento. O controle digital e software inteligente do ultrassonicador monitora a temperatura de processamento através de sensores de temperatura plugáveis e pode ser programado para parar ou pausar o tratamento de extração quando a temperatura do meio sair de uma determinada faixa.

Compre o equipamento de extração ultra-sônica mais eficiente!

Os sistemas de extração de alto desempenho da Hielscher Ultrasonics estão disponíveis em qualquer escala, desde o pequeno tamanho de laboratório, escala piloto de médio porte até a produção totalmente industrial de várias toneladas por hora. Dependendo do throughput, extratores ultrassônicos hielscher podem ser usados no modo em lote ou contínuo inline. A escolha do solvente depende de você, pois os ultrassonicadores 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 alvo de saída, a Hielscher oferece-lhe o ultrassônico mais adequado.
Os processos de extração ultrassônica são influenciados por matéria-prima, solvente e throughput. Vários acessórios como sonotrodes (sondas) de vários tamanhos e formas, chifres de reforço, células de fluxo com vários volumes e geometrias, sensores de temperatura e pressão plugáveis e muitos outros gadgets estão disponíveis para montar a configuração ultrassônica ideal para o seu processo de extração.
O controle de processos é crucial para obter um resultado reprodutível. Portanto, todos os modelos digitais são equipados com software inteligente, o que permite ajustar, monitorar e revisar parâmetros de extração. Devido ao controle preciso sobre amplitude, tempo de sônicação e ciclos de dever, resultados ideais de processo, como rendimento superior e maior qualidade de extrato podem ser alcançados. O registro automático de dados do processo de sônica são as bases para padronização de processos e reprodutibilidade/repetibilidade, que são necessárias para boas práticas de fabricação (GMP).

A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:

Literatura / Referências