Extração ultrassónica de tabaco
A extração convencional de tabaco é um processo lento e demorado que envolve a utilização de solventes tóxicos a temperaturas elevadas, o que torna o processo perigoso. A extração de alcaloides do tabaco assistida por ultrassons pode ser realizada com água ou solventes suaves, num processo rápido de poucos minutos. Os alcaloides do tabaco extraídos por ultrassons, como a nicotina, são libertados através de um procedimento rápido e altamente eficiente, que proporciona elevados rendimentos de um extrato de espetro completo (contendo nicotina, nornicotina, ácido clorogénico, ácido 5-cafeoilquínico, rutina, ácido cafeico e escopoletina, solanesol, etc.).
Extração ultrassónica de tabaco
A extração assistida por ultrassons é um método de extração rápido, eficaz e prático, baseado na aplicação de ultrassons de potência. As ondas ultrassónicas intensas geram micromovimentos rápidos e cavitação acústica em sistemas sólido-líquido (por exemplo, material vegetal num solvente, como folhas de tabaco em etanol), o que resulta num aumento da transferência de massa e numa aceleração do processo de extração. Em comparação com outras técnicas avançadas de extração, como a extração com fluidos supercríticos e a extração por pares iónicos, a extração assistida por ultrassons é significativamente mais económica, mais amiga do ambiente, mais segura e mais fácil de utilizar. Por isso, a extração ultrassónica é a técnica de extração preferida para libertar compostos bioativos de matérias-primas vegetais.
A extração ultrassónica produz um extrato de largo espetro, contendo nicotina, que é o alcaloide principal e representa 94–98% do teor total de alcaloides do tabaco, bem como os alcaloides nornicotina, anabasina, anatabina, cotinina e miosmina.
Saiba mais sobre a extração de alcaloides de material vegetal utilizando um sonicador de sonda!
Sonicador UP400St (400 watts) para a extração de alcaloides como nicotina, nornicotina, ácido clorogénico, etc., de folhas de tabaco.
Extratos de tabaco de espetro completo com sonicação
Alcaloides como a nicotina e a nornicotina, o ácido clorogénico, os compostos fenólicos, o solanesol e outros compostos bioativos podem ser isolados de forma rápida, eficiente e segura através da extração ultrassónica. A extração convencional de tabaco envolve a utilização de solventes tóxicos, como o heptano, a temperaturas elevadas, o que torna o processo de extração um procedimento perigoso. Todo o processo de extração convencional demora aproximadamente 24h, sendo, por isso, muito demorado.
A extração ultrassónica pode ser realizada com água fria ou utilizando solventes suaves, como etanol ou uma mistura de etanol e água, à temperatura ambiente ou a temperaturas ligeiramente elevadas. A sonicação demora poucos minutos, o que torna a extração um procedimento rápido. Além disso, com a utilização de água ou solventes suaves, o processo é completamente seguro e prático.
Os extratos de espetro completo produzidos por ultrassons contêm o alcaloide principal, a nicotina, bem como alcaloides secundários ou minoritários, como anabasina ou 3-(2-piperidinil)piridina, anatabina ou 3-(2-1,2,3,6-tetra-hidropiridil)piridina, cotinina ou 1-metil-5-(3-piridil)-2-pirrolidinona), 2,3’-dipiridil ou isonicoteína, N-formilnornicotina ou 2-(3-piridil)pirrolidinacarbaldeído, miosmina ou 3-(1-pirrolin-2-il)piridina, nornicotina ou 3-(pirrolidin-2-il)piridina e beta-nicotirina ou 3-(1-metilpirrol-2-il)piridina.
O teor destes alcaloides varia consoante as espécies de tabaco e os produtos de tabaco. Embora a nicotina seja o alcaloide principal, representando 94–98% do teor total de alcaloides, a nornicotina e a anatabina são os dois alcaloides secundários mais abundantes, representando cada um aproximadamente 2% a 6% do teor total de alcaloides do tabaco.
- Maior rendimento
- Elevada qualidade
- Extração rápida
- Processo suave e não térmico
- Água ou solvente
- Operação simples e segura
Escolha entre uma vasta seleção de solventes
Com a extração ultrassónica, pode escolher entre vários solventes, incluindo água, álcool, etanol, metanol, misturas de etanol e água ou solventes fortes, como heptano ou hexano. Todos os solventes acima mencionados já foram testados com sucesso e demonstraram ser eficazes no isolamento de compostos bioativos, como alcaloides, terpenoides, compostos fenólicos e solanesol, a partir de materiais vegetais do tabaco. A sonicação pode ser utilizada na extração com água fria sem solventes (por exemplo, para preparar extratos biológicos) ou pode ser combinada com um solvente à sua escolha.
Saiba mais sobre os solventes para a extração ultrassónica de matérias-primas vegetais!
Saiba mais sobre a extração com hexano intensificada por ultrassons!
Extração ultrassónica de nicotina de folhas de tabaco utilizando o sonicador UP200Ht
Extratores ultrassónicos de elevado desempenho
O equipamento ultrassónico da Hielscher é uma ferramenta de extração habitualmente utilizada para isolar compostos bioativos de matérias-primas vegetais. Ao fornecer extratores ultrassónicos para todas as escalas de processo, a Hielscher pode recomendar-lhe o sistema ultrassónico mais adequado às suas necessidades. Começando por compactos, mas potentes sistemas de laboratório para análises e testes de viabilidade, a Hielscher oferece a gama completa, desde sonicadores de laboratório e de instalações-piloto até reatores ultrassónicos totalmente industriais . Ao disponibilizar toda a gama de processadores ultrassónicos, a Hielscher tem a configuração ideal para o seu processo de extração. Dependendo do volume e do objetivo do seu processo, a extração ultrassónica pode ser realizada em modo descontínuo ou de fluxo contínuo. Uma ampla variedade de acessórios, como sonotrodos, amplificadores de amplitude, células de fluxo e reatores, permite equipar o processador ultrassónico para cumprir de forma ideal os objetivos do processo.
Os processadores ultrassónicos da Hielscher podem ser controlados com precisão e os dados do processo são registados automaticamente no cartão SD integrado dos nossos sistemas ultrassónicos digitais. O controlo fiável dos parâmetros do processo assegura uma qualidade do produto consistentemente elevada. O registo automático dos parâmetros do processo permite uma fácil normalização do processo e o cumprimento das Boas Práticas de Fabrico (GMP).
A robustez do equipamento ultrassónico da Hielscher permite o funcionamento 24/7 em serviço intensivo e em ambientes exigentes. A operação fácil e segura, bem como a reduzida manutenção, fazem dos sistemas ultrassónicos da Hielscher uma ferramenta de trabalho fiável na sua produção.
A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos sonicadores:
| Volume por lote | Caudal | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 0,5 a 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 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 | UIP4000 |
| n.a. | 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | superior | conjunto de UIP16000 |
Contacte-nos agora para obter mais informações! A nossa equipa devidamente qualificada terá todo o gosto em discutir consigo o seu processo de extração!
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Processadores ultrassónicos de elevada potência, desde a escala laboratorial até à escala piloto e industrial.
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Bibliografia/Referências
- Esclapez, M.D.; García-Pérez, J.V.; Mulet, A.; Cárcel, J.A. (2011): Ultrasound-Assisted Extraction of Natural Products. Food Engineering Reviews, Volume 3, 2011. 108–120.
- Vinatoru, M. (2001): An overview of the ultrasonically assisted extraction of bioactive principles from herbs. Ultrasonics Sonochemistry 8(3):303-13.
- Chen, P.X.; Qian, N.; Burton, H.R.; Moldoveanu, S.C. (2005): Analysis of Minor Alkaloids in Tobacco: A Collaborative Study. Contributions to Tobacco Research, Vol. 21, No.7, 2005.
- Yuegang Zuo, Liliang Zhang, Jingping Wu, Johnathan W. Fritz, Suzanne Medeiros, Christopher Rego (2004): Ultrasonic extraction and capillary gas chromatography determination of nicotine in pharmaceutical formulations. Analytica Chimica Acta, Volume 526, Issue 1, 2004. 35-39.
Informações úteis
Porque é a extração ultrassónica tão eficaz?
Ultrasonically-assisted extraction (UAE) baseia-se no acoplamento de ondas ultrassónicas altamente intensas (ondas acústicas) a um líquido ou a uma suspensão. As ondas acústicas criam ciclos alternados de alta pressão / baixa pressão, que dão origem ao fenómeno da cavitação acústica. O fenómeno da cavitação ultrassónica ou acústica caracteriza-se por condições extremas e localmente confinadas de pressões, temperaturas e forças de cisalhamento muito elevadas. Nas proximidades das bolhas de cavitação em implosão, podem medir-se temperaturas de até 5000K, pressões de 1000 atmosferas, uma taxa de aquecimento e arrefecimento superior a 1010 K/s e jatos de líquido com velocidades de até 280m/s, que se manifestam como forças de cisalhamento muito elevadas e turbulência na zona de cavitação. A combinação destes fatores (pressão, calor, cisalhamento e turbulência) provoca a rutura das células (lise) e intensifica a transferência de massa durante o processo de extração. Deste modo, promove-se a extração líquido-sólido de fitoconstituintes das células vegetais. A técnica de extração ultrassónica é amplamente utilizada para a extração bem-sucedida e eficiente de flavonoides, polissacáridos, alcaloides, fitoesteróis, polifenóis e pigmentos de plantas.
Extração ultrassónica de células vegetais: o corte transversal microscópico (TS) mostra o mecanismo de ação durante a extração ultrassónica de células (ampliação de 2000x) [fonte: Vilkhu et al. 2011]
Tabaco
Várias plantas do género Nicotiana e da família Solanaceae (solanáceas) são conhecidas como plantas de tabaco. Além de ser o termo habitualmente utilizado para a planta, tabaco também designa os produtos preparados a partir das folhas curadas da planta de tabaco. Embora Nicotiana tabacum seja a principal cultura utilizada para a produção de tabaco e nicotina, existem mais de 70 espécies de plantas de tabaco. N. tabacum é a espécie predominante utilizada em produtos de tabaco; contudo, a variante mais potente N. rustica pode ser encontrada em todo o mundo e é utilizada na produção de pesticidas. Comparando o teor de nicotina, as folhas de N. rustica têm um teor de nicotina que chega a 9%, enquanto as folhas de N. tabacum contêm cerca de 1 a 3%.
O tabaco contém o alcaloide estimulante nicotina, bem como alcaloides de harmala. As folhas de tabaco secas e curadas são utilizadas principalmente para fumar em cigarros, charutos, cachimbos, cachimbos de água, bem como em cigarros eletrónicos, charutos eletrónicos, cachimbos eletrónicos e vaporizadores. Em alternativa, podem ser consumidas como rapé, tabaco de mascar, tabaco oral colocado entre o lábio e a gengiva e snus.
A família das plantas de tabaco contém várias (sub)espécies, que apresentam diferentes perfis de alcaloides e de sabor.
O tabaco oriental (Nicotiana tabacum L.) é uma espécie de tabaco cultivada principalmente na Turquia, na Grécia e em regiões vizinhas, utilizada na produção comercial de cigarros, charutos e tabaco de mascar. Tem um sabor forte e característico, um teor relativamente baixo de nicotina e teores elevados de açúcares redutores, ácidos e óleo aromático volátil, o que confere aos produtos de tabaco um aroma intenso.
São conhecidas 67 espécies naturais de tabaco. As espécies mais comuns estão listadas abaixo:
- Nicotiana acuminata (Graham) Hook. – tabaco de muitas flores
- Nicotiana africana Merxm.
- Nicotiana alata Link & Otto – tabaco alado, tabaco-jasmim, tanbaku (persa)
- Nicotiana attenuata Torrey ex S. Watson – tabaco-do-coiote
- Nicotiana benthamiana Domin
- Nicotiana clevelandii A. Gray
- Nicotiana glauca Graham – tabaco arbóreo, tabaco arbóreo brasileiro, tabaco arbustivo, árvore da mostarda
- Nicotiana glutinosa L.
- Nicotiana langsdorffii Weinm.
- Nicotiana longiflora Cav.
- Nicotiana occidentalis H.-M. Wheeler
- Nicotiana obtusifolia M. Martens & Galeotti – tabaco-do-deserto, punche, “tabaquillo”
- Nicotiana otophora Griseb.
- Nicotiana plumbaginifolia Viv.
- Nicotiana quadrivalvis Pursh
- Nicotiana rustica L. – tabaco asteca, mapacho
- Nicotiana suaveolens Lehm. – tabaco australiano
- Nicotiana sylvestris Speg. & Comes – tabaco sul-americano, tabaco dos bosques
- Nicotiana tabacum L. – tabaco comercial cultivado para a produção de cigarros, charutos, tabaco de mascar, etc.
- Nicotiana tomentosiformis Goodsp.
As três espécies abaixo são híbridos criados pelo ser humano:
- Nicotiana × didepta N. debneyi × N. tabacum
- Nicotiana × digluta N. glutinosa × N. tabacum
- Nicotiana × sanderae Hort. ex Wats. N. alata × N. forgetiana
Tipos de tabaco
O processo de cura e subsequente envelhecimento das folhas de tabaco induz uma oxidação e degradação lentas dos carotenoides presentes na folha de tabaco. Devido à oxidação, são sintetizados determinados compostos nas folhas de tabaco, que originam sabores aromáticos a feno doce, chá, óleo de rosa ou fruta, contribuindo para a “suavidade” do fumo. Os amidos são convertidos em açúcares, que posteriormente provocam a glicação das proteínas e são oxidados, formando produtos finais de glicação avançada (AGEs). Este é um processo de caramelização que também confere sabor ao fumo.
O método de preparação e cura do tabaco influencia as suas características aromáticas finais. A cura pode ser realizada ao ar, ao fogo, por ar quente conduzido através de condutas e ao sol. Por exemplo, o tabaco curado por ar quente (por exemplo, de França) contém apenas baixos teores de alcaloides, enquanto o tabaco Burley curado ao ar (por exemplo, proveniente da Guatemala) é conhecido pelo seu elevado teor de alcaloides.