Aumento de escala dos processos de extração ultrassónica

Para aumentar as capacidades de produção, os processos de extração têm de ser adaptados a volumes maiores / capacidades de processamento superiores. A extração assistida por ultrassons é um método altamente eficaz para isolar compostos botânicos de material vegetal. Além disso, as aplicações de sonicação podem ser adaptadas linearmente a volumes maiores. Com a possibilidade de tratar o material vegetal tanto por lotes como em modo de fluxo contínuo, a extração ultrassónica oferece a configuração ideal para qualquer produtor de extratos – desde a pequena até à muito grande escala. Saiba mais sobre o aumento de escala simples e eficiente da extração assistida por ultrassons!

Aumento de escala da extração assistida por ultrassons

A maioria dos métodos de extração (por exemplo, extração Soxhlet, extração com CO₂ supercrítico, maceração) constitui um estrangulamento quando se planeia aumentar a produção de extratos botânicos. A utilização da extração ultrassónica evita que um aumento da produção se torne o calcanhar de Aquiles da empresa. Saiba abaixo como a extração assistida por ultrassons pode ser adaptada linearmente a qualquer volume de produção.
A relação entre o aumento de escala e os parâmetros do processo: As técnicas convencionais de extração exigem investigação dispendiosa e intensiva em trabalho e tempo para implementar um sistema de extração maior que permita aumentar a produção, uma vez que muitos fatores de processamento mudam e não podem ser adaptados linearmente a uma capacidade de processamento superior. Isto significa que é necessário estabelecer novamente numerosos parâmetros do processo e que, muitas vezes, as qualidades dos extratos obtidas em configurações de extração mais pequenas não podem ser alcançadas numa produção maior.
A grande vantagem da extração ultrassónica é a sua escalabilidade totalmente linear. Esta escalabilidade linear permite manter todos os parâmetros importantes do processo, como a amplitude, a temperatura, a pressão, a exposição aos ultrassons (tempo) e a proporção solvente:sólido. Adaptar um processo de extração ultrassónica a volumes maiores exige uma maior área de superfície do sonotrodo. Isto significa que o aumento de escala pode ser realizado utilizando um sonicador mais potente com um sonotrodo maior (sonda ultrassónica / corneta) ou instalando vários extratores ultrassónicos em paralelo.
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Exemplos de cenários de aumento de escala com ultrassons

Por exemplo, numa configuração de fluxo contínuo, pode aumentar a escala da sua extração botânica instalando 3x extratores ultrassónicos UIP2000hdT de 2kW em paralelo (o que exige 3 sonotrodos e 3 células de fluxo). Isto proporciona uma potência de processamento por ultrassons de 6kW.
Em alternativa, pode instalar um único sonicador UIP6000hdT de 6kW, equipado com uma única sonda de grandes dimensões e um reator de célula de fluxo maior.

As vantagens de uma configuração com vários extratores ultrassónicos em paralelo são a redundância e uma utilização mais flexível (por exemplo, extração simultânea a partir de várias matérias-primas, uma vez que cada sonicador pode processar um material vegetal diferente). Este modelo de aumento de escala também é cómodo quando já dispõe de um tipo de sonicador; acrescentar um ou vários aparelhos do mesmo modelo é conveniente e pode reduzir os seus custos de investimento.

Investir num extrator ultrassónico maior é especialmente adequado quando se produzem quantidades maiores do mesmo extrato de uma só vez. Um único sonicador maior também é mais adequado quando instalado numa unidade com espaço limitado.

Como abordar o aumento de escala da extração ultrassónica

Para obter um processo de extração eficiente e económico, é necessário otimizar os parâmetros do processo. A otimização é alcançada quando o processo é ajustado para a capacidade de processamento mais elevada com o menor fornecimento de energia, obtendo simultaneamente a qualidade pretendida do extrato. Num processo ultrassónico otimizado, a energia, o tempo de tratamento e os custos de mão de obra são minimizados até ao ponto em que ainda se obtêm o rendimento e a qualidade mais elevados do produto final.
A otimização do processo ultrassónico é realizada testando várias configurações de parâmetros e restringindo progressivamente as opções até chegar aos parâmetros ideais para a sua matéria-prima. Normalmente, utilizam-se valores empíricos gerais como ponto de partida, que ajudam a chegar rapidamente à configuração ideal para cada caso. Os ensaios de otimização do processo ultrassónico podem ser realizados com pequenos volumes, o que ajuda a reduzir o esforço, poupa material e permite obter os resultados pretendidos com relativa rapidez.
A Hielscher Ultrasonics dispõe de um centro técnico e de um laboratório bem equipados. As nossas instalações dispõem não só de toda a gama de sonicadores laboratoriais e industriais para sonicação por lotes e em linha, mas também de aparelhos analíticos sofisticados para uma avaliação abrangente dos resultados. A nossa equipa, com muitos anos de experiência, bem formada e com qualificações universitárias, terá todo o gosto em ajudá-lo a otimizar o processo – realizando ensaios ultrassónicos para si e/ou aconselhando-o sobre as configurações de processo ultrassónico mais adequadas.

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Como primeira orientação geral, a tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade aproximada de processamento dos nossos sonicadores: