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

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.

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.

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.

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). 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:

• CBD e outros canabinóides da canábis e do cânhamo
• Terpenos
• gengibre
• Alecrim
• Capsaicina das malaguetas
• Cafeína dos grãos de café
• Astaxantina de algas
• Allicina do alho
• Catequinas (EGEC) do chá
• própolis
• Elagitaninos da romã
• Extractos de ervas ayurvédicas
• Nicotina do tabaco
• Óleos essenciais
• Fitoquímicos da urtiga
• Pectinas de cascas de citrinos
• Polifenóis da casca da manga
• Taraxacina e Taraxasterol do dente-de-leão

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.

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.
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: