Hielscher Ultrasonics
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O método de extração mais eficiente para produtos botânicos

Está à procura de uma configuração de extração potente e fiável para produzir extractos botânicos de alta qualidade? Aqui pode encontrar uma comparação de técnicas de extração comuns, incluindo extração por ultra-sons, extração por CO2 supercrítico, extração por etanol, maceração, entre outras, e as suas vantagens e desvantagens.

Extração botânica com ultra-sons versus técnicas alternativas

O extrator ultrassónico UP100H, uma sonda de ultra-sons compacta e potente de 100 watts, é utilizado para a extração de alucinogénios de cogumelos mágicos da espécie psilocibe.A extração de substâncias botânicas pode ser realizada através de várias técnicas. No entanto, a eficiência, o rendimento e a qualidade do extrato são fortemente influenciados pelo método e protocolo de extração utilizados. A maceração, a extração com CO2 supercrítico, a percolação e a extração com Soxhlet são métodos de extração comuns, que produzem frequentemente resultados de extração insuficientes.
A extração por ultra-sons é uma técnica de isolamento sofisticada, que supera os métodos de extração tradicionais em vários pontos.
A extração baseada em ultra-sons utilizando uma sonda de ultra-sons 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 por sonda de ultra-sons destaca-se devido a várias vantagens:

  • Extração mais rápida: A extração por sonda ultra-sónica pode extrair compostos muito mais rapidamente do que a maceração e a percolação. Isto deve-se ao facto de as ondas ultra-sónicas criarem bolhas de cavitação no solvente, que criam micro-choques que ajudam a quebrar as paredes celulares e a libertar os compostos mais rapidamente.
  • Maior rendimento: A extração por sonda de ultra-sons pode extrair um maior rendimento de compostos do que a maceração, a extração de CO2 e a percolação. Isto deve-se ao facto de as ondas ultra-sónicas ajudarem a libertar mais compostos-alvo do material a extrair.
  • Mais eficiente: A extração por sonda de ultra-sons é mais eficiente do que a maceração, a extração por CO2, a percolação e os extractores de Soxhlet, uma vez que requer menos solvente para extrair a mesma quantidade de compostos. Isto deve-se ao facto de as ondas ultra-sónicas ajudarem a aumentar a solubilidade dos compostos-alvo no solvente.
  • Versatilidade: A extração por ultra-sons do tipo sonda pode ser utilizada para extrair uma vasta gama de compostos de vários materiais, incluindo compostos hidrofílicos e hidrofóbicos. Isto significa que os ultra-sons também são excelentes para a produção de extractos de espetro total.
  • Baixo custo: A extração por sonda ultra-sónica é geralmente menos dispendiosa do que a extração por CO2, a percolação, a maceração e a extração por Soxhlet, uma vez que não requer equipamento de alta pressão nem mão de obra intensiva.
  • Amigo do ambiente: As sondas ultra-sónicas permitem uma extração amiga do ambiente, uma vez que requer menos solvente e energia em comparação com outros métodos e produz menos resíduos. Embora a sonicação seja compatível com quaisquer solventes, devido à elevada eficiência dos ultrassons, os solventes tóxicos podem ser evitados na sua maioria. O etanol, o etanol aquoso e a água são excelentes solventes para a extração botânica por ultra-sons.

Quando comparada com as técnicas tradicionais de extração botânica, a extração por sonda ultra-sónica oferece vantagens significativas, o que explica a ampla utilização da extração por ultra-sons para numerosos compostos bioactivos de plantas.

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UP400St - potente extrator de ultra-sons. (Clique para aumentar!)

Extração botânica com o ultrassom UP400St

Extração de extractos de alta qualidade de plantas

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

Homogeneizador ultrassónico UP400St para a extração por lotes agitados de produtos botânicos

Extração ultra-sónica de plantas - Lote de 8 litros - UP400St

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Eden Ecosystem é um fabricante francês de extractos botânicos exclusivos que utiliza com sucesso extractores ultra-sónicos Hielscher.
A Hielscher Ultrasonics orgulha-se de ser parceira da Eden Ecosystem, uma pioneira no mercado de técnicas de extração inovadoras e de extractos de fragrâncias e sabores naturais de alta qualidade.
A Eden Ecosystem é especializada na produção de extractos botânicos para fragrâncias, aromas, cosméticos e suplementos nutricionais.
Como a Eden Ecosystem utiliza apenas técnicas de extração suaves, como os ultra-sons e solventes não tóxicos e amigos do ambiente, os extractos resultantes são totalmente novos e mais ricos.
Tendo acumulado uma extraordinária experiência em aplicações de extração botânica, a Eden Ecosystem oferece também serviços de consultoria a terceiros utilizadores e fabricantes.
Visite o sítio Web do Eden Ecosystem para saber mais sobre os seus produtos e serviços!
Extração por ultra-sons Maceração Extração de CO2 Soxhlet Percolação
solvente compatível com quase todos os solventes água, solventes aquosos e não aquosos CO2 água, solventes aquosos e não aquosos solventes orgânicos
temperatura extração não térmica,
controlo preciso da temperatura
ambiente sob calor temperatura ambiente,
ocasionalmente é aplicado calor
acima do valor crítico
temperatura de 31°C
Pressão ambos, atmosféricos ou
possibilidade de pressão elevada
atmosférico atmosférico atmosférico pressões muito elevadas
(acima da pressão crítica de 74 bar)
Tempo de processamento rápido muito lento lento muito lento moderado
Quantidade de solvente baixo,
elevada carga sólida de material vegetal
no solvente, especialmente quando uma célula de fluxo
a configuração é utilizada
grande moderado grande grandes quantidades de
CO2 supercrítico
Polaridade do extrato natural dependente do solvente;
para extrair substâncias não polares e polares
compostos, uma extração em duas fases
recomenda-se a utilização de dois solventes
dependente do solvente dependente do solvente dependente do solvente dependente da pressão
(sob pressões mais elevadas, mais polar)
Flexibilidade / Escalabilidade para extração em lote e em linha,
escalabilidade linear
apenas extração por lotes,
escalabilidade limitada
apenas extração por lotes,
escalabilidade limitada
apenas extração por lotes,
escalabilidade limitada
apenas extração por lotes,
escalabilidade linear limitada,
muito caro
Vantagens da extração por ultra-sons num relance:

  • rendimentos elevados
  • Qualidade superior
  • Extractos de espetro total
  • processo rápido
  • Compatível com qualquer solvente
  • Fácil e seguro de operar
  • escalabilidade linear
  • Amigo do ambiente
  • ROI rápido

Protocolo passo a passo de extração de plantas com uma sonda de ultra-sons

Como são extraídos compostos bioativos de plantas usando ultrassom 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 de frutificação, caules, raízes ou rizomas!

  1. Em primeiro lugar, 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 o etanol ou a água) para extrair os polifenóis.
  3. A ultrassonografia por sonda é então utilizada para ajudar no processo de extração, aplicando ondas de ultra-sons de alta intensidade e baixa frequência a cerca de 20 kHz na mistura. Isto provoca uma cavitação acústica e uma rápida vibração do solvente, o que promove a desintegração e a rutura das células vegetais e a libertação de substâncias bioactivas como polifenóis, flavonóides e vitaminas.
  4. A mistura é então filtrada para separar o material vegetal sólido do líquido que contém os compostos bioactivos extraídos.
  5. O líquido é então evaporado ou sujeito a um processamento adicional para remover o solvente e concentrar as moléculas bioactivas.
  6. O produto final é um extrato rico em bioactivos que pode ser utilizado 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, potência de ultra-sons, etc.) podem variar em função da fonte vegetal e do teor de substâncias bioactivas desejado.

 

Nesta apresentação, damos-lhe a conhecer o fabrico de extractos botânicos. Explicamos os desafios da produção de extractos botânicos de alta qualidade e como um sonicador pode ajudá-lo a ultrapassar esses desafios. Esta apresentação irá mostrar-lhe como funciona a extração por ultra-sons. Aprenderá quais os benefícios que pode esperar ao utilizar um sonicador para extração e como pode implementar um extrator de ultra-sons na sua produção de extractos.

Extração botânica por ultra-sons - Como utilizar sonicadores para extrair compostos botânicos

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Como funciona a extração por ultra-sons?

A extração por ultra-sons baseia-se no princípio de funcionamento da cavitação acústica por ultra-sons e é um tratamento puramente mecânico. Semelhante a um misturador de alto cisalhamento, um ultrassom só cria forças de cisalhamento mecânicas no meio de processo. A extração por ultra-sons em si é uma técnica de extração não térmica e sem produtos químicos.
O que é a Cavitação Acústica? – A cavitação acústica ou ultra-sónica ocorre quando ondas de ultra-sons de alta potência e baixa frequência são acopladas a uma pasta constituída por material botânico num líquido (solvente).Extrator ultrassónico industrial para a extração em linha de produtos botânicos em grande escala. As ondas ultra-sónicas de alta potência são acopladas através de um processador ultrassónico do tipo sonda na pasta botânica. As ondas de ultra-sons altamente energéticas viajam através do líquido criando ciclos alternados de alta pressão/baixa pressão, o que resulta no fenómeno de cavitação acústica. A cavitação acústica ou ultra-sónica conduz localmente a condições extremas, tais como diferenciais de pressão muito elevados e forças de cisalhamento elevadas. Quando as bolhas de cavitação implodem na superfície dos sólidos (tais como partículas, células vegetais, tecidos, etc.), os microjactos e a colisão interparticular geram efeitos como a desagregação das partículas, a sonoporação (perfuração das paredes e membranas celulares) e a rutura das células. 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 ultra-sónica é uma forma altamente eficiente de melhorar os processos de transferência de massa, uma vez que a sonicação resulta em cavitação e nos seus mecanismos relacionados, tais como micromovimentos por jactos de líquido, compressão e descompressão no material com a subsequente rutura das paredes celulares.
Dependendo da matéria-prima, o processo de extração ultra-sónica pode exigir intensidades elevadas, por exemplo, para quebrar células vegetais rígidas ou material com uma quantidade elevada de celulose. Os ultrasonicators do tipo da sonda podem gerar amplitudes muito elevadas, que são necessárias para gerar a cavitação impactante. Hielscher Ultrasonic fabrica extratores ultra-sônicos de alto desempenho, que podem facilmente criar amplitudes de 200µm em operação contínua 24/7. Para amplitudes ainda maiores, a Hielscher oferece sonotrodos de alta amplitude especificados (sondas).
Para intensificar a cavitação, são utilizados reactores ultra-sónicos pressurizáveis e células de fluxo. Com o aumento das pressões, a cavitação e as forças de cisalhamento cavitacionais tornam-se mais destrutivas e melhoram assim os efeitos de extração ultra-sónica.

Extração de fitoquímicos e compostos bioactivos por sonicação

A extração por ultra-sons é utilizada para libertar e isolar uma grande variedade de compostos bioactivos (os chamados fitoquímicos) de plantas.
A lista abaixo dá-lhe uma pequena visão geral sobre os fitoquímicos extraídos por ultra-sons:

Solventes para extração por ultra-sons

A extração por ultra-sons é compatível com quase todos os solventes. Mais comumente, o etanol, a água, a mistura etanol/água, a glicerina e os óleos vegetais são utilizados para a extração de compostos bioactivos de plantas, uma vez que estes solventes são considerados seguros para consumo e são fáceis de utilizar.
Leia mais sobre os solventes utilizados na extração por ultra-sons!

As vantagens da extração de etanol por ultra-sons

O etanol é um dos solventes mais utilizados na extração por ultra-sons devido à sua segurança (aprovado pela FDA para consumo), à sua eficácia e à sua ampla solvência. A extração ultra-sónica 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 hidroxilo. Esta composição química permite ao etanol dissolver e extrair um espetro muito amplo de substâncias, desde polifenóis, flavonóides, terpenos, canabinóides e lípidos (óleos).
Por exemplo, a extração ultra-sónica de etanol de canabinóides não requer winterization (desparafinação), um passo necessário com outros métodos de extração, tais como a extração de CO2 para remover as ceras.

Extração de nicotina a partir de folhas de tabaco secas com o ultrasonicador UP400St A extração com etanol apresenta efeitos diferentes consoante a temperatura do etanol. O etanol aquecido é muitas vezes utilizado para produzir extractos de espetro total, que são valorizados pelo seu efeito de acompanhamento. Por outro lado, o etanol gelado é preferencialmente utilizado para produzir destilados de ervas ou de canábis. A extração em etanol gelado não necessita de filtração posterior. Uma vez que a extração por ultra-sons é um tratamento não térmico, pode ser utilizada com etanol quente/morno ou arrefecido/gelado. Os reactores de ultra-sons encamisados ajudam a manter a temperatura de processamento desejada durante o tratamento. O controlo digital e o software inteligente do ultrasonicador monitorizam a temperatura de processamento através de sensores de temperatura conectáveis e podem ser programados para parar ou pausar o tratamento de extração quando a temperatura do meio sai de um determinado intervalo.

Compre o equipamento de extração por ultra-sons mais eficiente!

Os sistemas de extração de alto desempenho da Hielscher Ultrasonics estão disponíveis em qualquer escala, desde pequenas dimensões de laboratório, escala piloto de tamanho médio até à produção totalmente industrial de várias toneladas por hora. Dependendo do rendimento, os extractores de ultra-sons Hielscher podem ser utilizados em lote ou em modo contínuo em linha. A escolha do solvente é até você, como ultrasonicators Hielscher pode ser usado em combinação com qualquer solvente. Todos os dispositivos de extração por ultra-sons são simples e seguros de operar. De acordo com a sua matéria-prima, capacidades de processo e meta de saída, Hielscher oferece-lhe o ultrasonicator mais adequado.
Os processos de extração por ultra-sons são influenciados pela matéria-prima, pelo solvente e pelo rendimento. Estão disponíveis vários acessórios, tais 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 para montar a configuração ultra-sónica ideal para o seu processo de extração.
Os ultrassons Hielscher podem ser controlados remotamente através de um browser. Os parâmetros de sonicação podem ser monitorizados e ajustados com precisão aos requisitos do processo.O controlo do processo é crucial para a obtenção de resultados reprodutíveis. Por isso, todos os modelos digitais estão equipados com software inteligente, que lhe permite ajustar, monitorizar e rever os parâmetros de extração. Graças ao controlo preciso da amplitude, do tempo de sonicação e dos ciclos de funcionamento, é possível obter resultados óptimos do processo, tais como um rendimento superior e uma qualidade de extração mais elevada. O registo automático de dados do processo de sonicação é a base para a normalização do processo e para a reprodutibilidade/repetibilidade, que são necessárias para as Boas Práticas de Fabrico (BPF).

O quadro seguinte dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultra-sons:

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
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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Utilize o formulário abaixo para solicitar informações adicionais sobre processadores ultra-sónicos, aplicações e preços. Teremos todo o prazer em discutir consigo o seu processo e oferecer-lhe um sistema de ultra-sons que satisfaça os seus requisitos!









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Homogeneizador ultrassónico UIP2000hdT para a extração por lotes agitados de produtos botânicos

Extração ultra-sónica de plantas - lote de 30 litros - UIP2000hdT

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Processador ultrassónico UIP2000hdT (2kW) com reator descontínuo agitado

Homogeneizador ultrassónico UIP2000hdT (2kW) com reator descontínuo de agitação contínua



Factos aleatórios que vale a pena conhecer

O que são extractos botânicos?

Os extractos botânicos, tais como folhas, pétalas, flores, caules, raízes e cascas, contêm compostos bioactivos potentes (fitoquímicos), que são utilizados em alimentos e bebidas, suplementos dietéticos, produtos terapêuticos e farmacêuticos, bem como em produtos cosméticos. Exemplos proeminentes de extractos botânicos são os antioxidantes, as vitaminas (por exemplo, vitamina A, C, E, K; vitaminas B), as proteínas (por exemplo, cânhamo, soja), os polifenóis, os flavonóides, os terpenos, os canabinóides (por exemplo, CBD, CBG, THC), os oligossacáridos e os lípidos (por exemplo, ómega 3 de sementes de linho ou de sementes de cânhamo).
Os antioxidantes actuam como um poderoso mecanismo de defesa que previne as células do corpo contra os danos causados pelo envelhecimento, stress, inflamação e doença. A investigação também mostra que os antioxidantes podem contribuir para melhorar o sistema imunitário e apresentar propriedades anti-cancerígenas. Além disso, os antioxidantes previnem a oxidação dos produtos, aumentando assim a sua estabilidade e prazo de validade. Por conseguinte, os antioxidantes são adicionados a muitos alimentos e bebidas, suplementos nutricionais, produtos terapêuticos e cosméticos. Exemplos muito importantes de antioxidantes são a vitamina E (α-tocoferol), a vitamina C (ácido ascórbico), o beta-caroteno e o glutatião.
Os antioxidantes e outros compostos bioactivos podem ser extraídos de materiais naturais, como plantas ou algas, ou sintetizados artificialmente. Os compostos bioactivos, que são extraídos de uma fonte natural, apresentam uma maior biodisponibilidade, bioacessibilidade e, consequentemente, uma maior potência. Por conseguinte, nos suplementos de elevada qualidade, são utilizados fitoquímicos extraídos naturalmente.

Como é que o CO2 funciona como solvente?

O CO2 aquecido a mais de 90 graus Fahrenheit e a uma pressão de 1000 libras por polegada quadrada é considerado supercrítico. O CO2 supercrítico actua como um solvente que dissolve óleos.

O que é a Winterização dos Extractos de Cannabis?

Para invernizar um extrato bruto, o extrato bruto de cannabis é misturado com etanol. Em seguida, a solução é colocada num congelador para arrefecer. O frio permite a separação dos compostos por diferenças nos seus pontos de fusão e de precipitação. No processo de arrefecimento, as gorduras e as ceras com pontos de fusão mais elevados precipitam e podem ser removidas por filtração, centrifugação, decantação ou outros processos de separação. Finalmente, o etanol deve ser removido da solução. Isto é conseguido através da ebulição. O etanol ferve a 78,5°C à pressão atmosférica. Por fim, obtém-se um extrato líquido puro de óleo de cannabis.

Os benefícios nutricionais dos antioxidantes

As frutas e os legumes são ricos em antioxidantes. A extração ultra-sónica é um método altamente eficiente para libertar e isolar compostos bioactivos, tais como antioxidantes, vitaminas e polifenóis de frutas e legumes.Os antioxidantes actuam como um poderoso mecanismo de defesa que previne as células do corpo contra os danos causados pelo envelhecimento, stress, inflamação e doença. A investigação também mostra que os antioxidantes podem contribuir para melhorar o sistema imunitário e apresentar propriedades anti-cancerígenas.
Os antioxidantes são moléculas que capturam os radicais livres. Os radicais livres e outras espécies reactivas de oxigénio (ROS) resultam de processos metabólicos regulares e essenciais do corpo humano ou de fontes externas, como a exposição a raios X, ozono, fumo de cigarros, poluentes atmosféricos e produtos químicos tóxicos. Os radicais livres são produzidos em muitas reacções químicas em cadeia no organismo, em resultado do metabolismo aeróbico. A formação e a exposição aos radicais livres fazem parte de muitos processos metabólicos e não podem ser evitadas. Um organismo saudável consegue lidar com a formação normal de radicais livres, elimina-os e transforma-os em moléculas inofensivas. No entanto, em situações de stress ou em condições ambientais nocivas, a carga de radicais livres aumenta e contribui para a inflamação e o envelhecimento. Uma alimentação correta e saudável fornece antioxidantes, que desarmam os radicais livres oxidativos.

Existem duas categorias de antioxidantes que podem ser distinguidas, as enzimas antioxidantes (por exemplo, superóxido dismutases, catalase, glutationa peroxidase) e os nutrientes antioxidantes, que incluem vitaminas, minerais e vários fitoquímicos. Algumas classes de nutrientes anti-oxidantes são enumeradas a seguir:

  • vitamina E (α-tocoferol), vitamina C (ácido ascórbico), beta-caroteno
  • glutatião, ubiquinol e ácido úrico
  • selénio
  • flavonóides (pigmentos polifenólicos)

A vitamina C, o ácido úrico, a bilirrubina, a albumina e os tióis são antioxidantes hidrofílicos que eliminam radicais, enquanto a vitamina E e o ubiquinol são antioxidantes lipofílicos que eliminam radicais.

Valor ORAC de vários alimentos

O poder antioxidante dos alimentos é medido pelo valor ORAC (Oxygen Radical Absobance Capacity). De acordo com o USDA, os seguintes alimentos têm os valores ORAC mais elevados e, por conseguinte, o melhor poder antioxidante:

    • Ameixas secas: 5770
    • Passas de uva: 2830
    • Mirtilos: 2400
    • Amoras: 2036
    • Couve: 1770
    • Morangos: 1540
    • Espinafres: 1260
    • Framboesas: 1220
    • Couves-de-bruxelas: 980
    • Ameixas: 949
    • Rebentos de alfafa: 930
    • Flores de brócolos: 890
    • Beterraba: 840
    • Laranjas: 750
    • Uvas vermelhas: 739
    • Pimento vermelho: 710
    • Cerejas: 670
    • Kiwis: 602
    • Toranja: 483
    • Cebola: 450

Literatura / Referências

A Hielscher Ultrasonics fornece homogeneizadores ultra-sónicos de alto desempenho, desde o laboratório até ao tamanho industrial.

Alto desempenho em ultra-sons! A gama de produtos da Hielscher abrange todo o espetro, desde ultrassónicos compactos de laboratório e unidades de bancada até sistemas ultrassónicos industriais de grande escala.

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