Glicerina ca solvent pentru extracția cu ultrasunete
Glicerina sau glicerolul poate fi utilizată pură (100%) sau ca amestec de glicerină și apă sau etanol pentru extracția botanică. Aflați despre avantajele utilizării glicerinei ca solvent de extracție în procesele de sonicare.
Extracția botanică în glicerină prin sonicare
Extracția botanică este un proces fundamental în chimia analitică, biochimie și cercetarea produselor naturale, care vizează izolarea unor componente specifice din amestecuri complexe. Metodele tradiționale de extracție, precum macerarea sau extracția Soxhlet, necesită adesea timpi lungi de procesare și utilizarea solvenților organici, care pot prezenta riscuri pentru mediu și sănătate. În ultimul deceniu, extracția cu ultrasunete a înlocuit tehnicile tradiționale de extracție, precum macerarea, extracția Soxhlet și extracția cu solvenți, deoarece sonicarea este mai eficientă, mai rapidă, mai eficace și mai prietenoasă cu mediul. Pe lângă aceste avantaje ale extracției cu ultrasunete, această tehnică permite utilizarea solventului ales. Extractoarele cu ultrasunete pot procesa chiar și glicerină vegetală pură ca solvent.
Omogenizatorul cu ultrasunete UP400St pentru extracția din plante folosind glicerina ca solvent.
Cum funcționează ultrasonicatoarele cu sondă pentru extracție?
Sonicatoarele utilizate pentru extracția botanică folosesc puterea ultrasunetelor intense. Prin intermediul sonotrodei, ultrasunetele de mare intensitate sunt transmise în solvent, unde apar numeroase bule de cavitație. Formarea și implozia rapidă a bulelor microscopice de cavitație generează forțe de forfecare și agitare intensă, precum și temperaturi și presiuni locale ridicate. Aceste forțe sonomecanice distrug eficient pereții celulari și facilitează eliberarea compușilor intracelulari. Această tehnică de extracție intensificată cu ultrasunete oferă mai multe avantaje, inclusiv timpi de extracție reduși, randament crescut și capacitatea de a procesa substanțe termolabile fără degradare semnificativă.
Glicerina vegetală ca solvent de extracție
Glicerina vegetală, un lichid incolor, inodor și vâscos obținut din uleiuri vegetale, este larg recunoscută pentru proprietățile sale de solvent. Este netoxică, biodegradabilă și prezintă o solubilitate excelentă pentru o gamă largă de compuși organici. Ca solvent, glicerina vegetală oferă mai multe avantaje față de solvenții organici tradiționali:
- Siguranță și impact asupra mediului: Glicerina este netoxică și inofensivă pentru mediu, ceea ce o face o alegere preferabilă pentru aplicațiile de chimie verde.
- Calitate alimentară și farmaceutică: Glicerina vegetală este disponibilă în calitate alimentară și farmaceutică. Fiind fără alcool, comestibilă și cu gust dulce, glicerina este un solvent apreciat pentru extractele destinate produselor alimentare și farmaceutice. Pentru cosmetice, glicerina este un solvent bine apreciat datorită proprietăților sale emoliente.
- Solubilitate: Poate dizolva atât substanțe hidrofile, cât și hidrofobe, lărgind gama de compuși extractibili.
- Stabilitate: Glicerina este stabilă din punct de vedere chimic, ceea ce ajută la păstrarea integrității compușilor sensibili în timpul extracției.
Ultrasonicatorul UIP1000hdT pentru extracția botanică.
Protocol: extracția cu ultrasunete din frunze de ierburi în glicerină
În acest protocol, vă ghidăm prin etapele extracției cu ultrasunete a compușilor bioactivi din frunze de ierburi în glicerină pură. Puteți urmări videoclipul complementar de mai sus pentru a vă face o impresie vizuală asupra procesului de extracție cu ultrasunete.
Aveți nevoie de:
- ierburi proaspete sau uscate
- glicerină vegetală 100%
- sonicator cu sondă, de ex. UP400St cu sonotroda S24d22L2D
- pahar de laborator din sticlă
- flacon din sticlă închisă la culoare pentru depozitare
Instrucțiuni pas cu pas
- Tocați frunzele de ierburi în bucăți mici (aprox. 5x5mm).
- Puneți frunzele de ierburi în paharul de laborator din sticlă.
- Adăugați glicerina. Puteți lăsa ierburile la înmuiat câteva minute.
- Introduceți sonotroda sonicatorului în pahar. Centrați sonotroda în mijlocul paharului și asigurați-vă că sonotroda nu atinge pereții recipientului.
- Setați amplitudinea la 100% și porniți sonicarea.
- Monitorizați temperatura cu senzorul de temperatură livrat împreună cu UP400St.
- Când temperatura crește peste valoarea pe care nu doriți să o depășiți, puteți întrerupe sonicatorul pentru a lăsa suspensia de glicerină să se răcească. Puteți seta o limită de temperatură în meniul UP400St. În plus, puteți așeza paharul de laborator din sticlă într-o baie de gheață.
- Sonicați până la un aport total de energie de aprox. 200–250 Ws/g. (Puteți seta aportul de energie țintă în meniul UP400St și al tuturor sonicatoarelor digitale Hielscher.)
- După sonicare, îndepărtați materialul vegetal epuizat din glicerină prin filtrare. Puteți folosi o sită, hârtie de filtru sau tifon. Pentru a facilita filtrarea glicerinei vâscoase, folosiți filtrarea sub vid.
Depanare și sfaturi:
Cu cât glicerina este mai rece, cu atât vâscozitatea sa este mai mare. Lichidele foarte vâscoase necesită un sonicator mai puternic. Sonicatorul UP400St, cu o putere de 400 de wați, procesează fără efort glicerină 100% la temperatura camerei. Dacă folosiți un sonicator cu putere mai mică, puteți utiliza un amestec glicerină-apă (de ex. 50:50 %v/v).
Pentru glicerina rece, un sonicator industrial, precum procesorul cu ultrasunete UIP1000hdT de 1000 de wați, este ideal pentru procesarea solvenților foarte vâscoși.
Protocol: extracția compușilor fitochimici din rădăcina de gențiană
O aplicație practică a amestecurilor glicerină-apă în extracția botanică cu ultrasunete este demonstrată prin izolarea compușilor fitochimici, precum amarogentina, din rădăcina de gențiană în glicerină 50% folosind sonicatorul Hielscher UP200Ht. Rădăcina de gențiană conține compuși aromatizanți amari care prezintă interes pentru industria alimentară și a băuturilor, precum și pentru medicina tradițională.
Amarogentina are o valoare a amărăciunii de 58.000.000 și se găsește în rădăcina de gențiană într-o concentrație de 0,15%. Amărăciunea gențianei se caracterizează printr-o aromă curată. Având o potență ridicată, compușii amari din rădăcina de gențiană sunt apreciați ca un compus aromatizant puternic.
Instrucțiuni pas cu pas pentru extracția cu ultrasunete din rădăcina de gențiană folosind glicerina ca solvent
Utilizarea unui amestec glicerină-apă, combinată cu sonicatorul de înaltă performanță UP200Ht, duce la un randament ridicat de compuși fitochimici extrași. Condițiile blânde ale glicerinei asigură stabilitatea compușilor sensibili pe tot parcursul procesului.
Glicerina și amestecurile sale cu apă sau etanol oferă opțiuni versatile de solvenți pentru extracția botanică cu ultrasunete. În ciuda provocărilor generate de vâscozitatea ridicată a glicerinei, echipamentele avansate de sonicare, precum Hielscher UP200Ht, pot procesa eficient acești solvenți, asigurând extracția eficientă a compușilor fitochimici valoroși. Posibilitatea de a adapta compoziția solventului și de a valorifica puterea undelor ultrasonice face din extracția asistată de ultrasunete o tehnică puternică pentru izolarea compușilor bioactivi din materialele vegetale.
Extracția asistată de ultrasunete în glicerină
Combinarea ultrasonicatoarelor cu sondă cu glicerina vegetală ca solvent reprezintă o abordare puternică pentru extracție. Efectele mecanice ale ultrasonicării intensifică transferul de masă, îmbunătățind eficiența glicerinei în solubilizarea compușilor țintă. Această combinație este deosebit de eficientă pentru extracția compușilor bioactivi din materialele vegetale, precum polifenoli, alcaloizi și uleiuri esențiale.
Aplicații ale extracției botanice cu ultrasunete în glicerină
Această tehnică de extracție are aplicații promițătoare în diverse domenii:
- Produse farmaceutice: Izolarea ingredientelor farmaceutice active din plante medicinale.
- Industria alimentară: Extracția aromelor, coloranților și antioxidanților naturali.
- Cosmetice: Producerea compușilor bioactivi pentru produse de îngrijire a pielii și de înfrumusețare.
- Solvenți eutectici profunzi Datorită costului redus, disponibilității ridicate, caracterului netoxic, neinflamabilității și nevolatilității, glicerolul și solvenții eutectici profunzi pe bază de glicerol sunt ideali pentru extracția cu ultrasunete a polifenolilor, oferind o soluție extrem de sustenabilă.
- eficiență ridicată
- tehnologie de ultimă generație
- fiabilitate & robustețe
- control al procesului precis și reglabil
- în șarjă & în flux continuu
- pentru orice volum
- software inteligent
- funcții inteligente (de ex. programare, protocolarea datelor, control de la distanță)
- operare ușoară și sigură
- întreținere redusă
- CIP (curățare pe loc)
Proiectare, fabricație și consultanță – calitate Made in Germany
Ultrasonicatoarele Hielscher sunt bine cunoscute pentru cele mai înalte standarde de calitate și design. Robustețea și operarea ușoară permit integrarea fără probleme a ultrasonicatoarelor noastre în instalațiile industriale. Condițiile dificile și mediile solicitante sunt gestionate cu ușurință de ultrasonicatoarele Hielscher.
Hielscher Ultrasonics este o companie certificată ISO și pune un accent deosebit pe ultrasonicatoare de înaltă performanță, dotate cu tehnologie de ultimă generație și ușor de utilizat. Desigur, ultrasonicatoarele Hielscher sunt conforme CE și îndeplinesc cerințele UL, CSA și RoHs.
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație privind capacitatea aproximativă de procesare a ultrasonicatoarelor noastre:
| Volumul șarjei | Debit | Dispozitive recomandate |
|---|---|---|
| 0,5 până la 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 până la 500mL | 10 până la 200mL/min | UP100H |
| 10 până la 2000mL | 20 până la 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 până la 20L | 0,2 până la 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 până la 100L | 2 până la 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 până la 150L | 3 până la 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 până la 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | mai mare | cluster de UIP16000 |
Contactați-ne! / Întrebați-ne!
Sonicatorul MSR-4 cu 4x sonotrode ultrasonice de 4kW (putere ultrasonică totală de 16kW) pentru extracția industrială a compușilor bioactivi.
Literatură / Referințe
- Sumbal Jamshaid, Dildar Ahmed (2022): Optimization of ultrasound-assisted extraction of valuable compounds from fruit of Melia azedarach with glycerol-choline chloride deep eutectic solvent. Sustainable Chemistry and Pharmacy, Volume 29, 2022.
- Jamshaid, S., Ahmed, D. & Aydar, A. Y. (2022): Ultrasound-assisted extraction optimization of polyphenols, flavonoids, and antioxidant compounds from fruit of Melia azedarach using a glycerol-based green deep eutectic solvent. Journal of Food Processing and Preservation, 46, e16657.
- Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 2019
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
Informații utile despre glicerină
Ce este glicerina? Glicerina, cunoscută și sub denumirea de glicerol, este un alcool trivalent cu solubilitate în apă și higroscopicitate ridicate. Acest lucru o face un solvent versatil în diverse aplicații. Vâscozitatea glicerinei vegetale este de aproximativ 1400 centipoise la 20ºC. Glicerina este netoxică, biodegradabilă și reciclabilă. Este produsă din surse regenerabile, ceea ce o face un solvent ecologic. Deoarece glicerina are un cost redus și o disponibilitate ridicată, este utilizată pe scară largă în diverse industrii. Faptul că este neinflamabilă și nevolatilă face ca glicerina să fie sigură la manipulare și depozitare.
Glicerina este solubilă în apă, etanol și metanol, ceea ce îi lărgește aplicabilitatea ca solvent în diferite procese chimice.
Pentru ce aplicații este utilizată glicerina ca solvent?
Glicerina este apreciată pentru aplicațiile sale diverse atât în industria alimentară, cât și în cea cosmetică. Utilizarea glicerinei ca solvent este una dintre aplicațiile sale importante, deoarece oferă proprietăți chimice și o versatilitate ridicată ca solvent.
În cosmetică și medicină: În cosmetică și medicină, glicerina este utilizată frecvent ca emolient în creme și formulări de tip gel. Acționează ca solvent pentru multe substanțe greu solubile, sporind biodisponibilitatea acestora. Eficacitatea glicerinei în aceste aplicații provine din natura sa chimică de alcool trivalent, care îi conferă solubilitate în apă și higroscopicitate ridicate.
În alimente și băuturi: Glicerina îndeplinește multiple roluri în industria alimentară și a băuturilor. Acționează ca umectant, solvent și îndulcitor, contribuind la conservarea alimentelor. De asemenea, este utilizată ca agent de umplutură în alimentele preparate industrial cu conținut redus de grăsimi, precum biscuiții, și ca agent de îngroșare în lichioruri.
Proprietăți de poliol: Glicerina, un poliol (alcool de zahăr), este recunoscută ca fiind netoxică, biodegradabilă și reciclabilă. Este produsă din surse regenerabile și funcționează ca solvent polar protic datorită structurii sale de alcool trihidric. Acest lucru o face puternic hidrofilă și solubilă în apă, etanol și metanol.
Co-solvent pentru extracția cu apă: Glicerina este un co-solvent eficient pentru procesele de extracție cu apă, remarcată în special pentru eficacitatea sa în obținerea extractelor polifenolice.
Care este rolul glicerinei în extracția cu ultrasunete?
Glicerina, cunoscută și sub denumirea de glicerol, este un lichid incolor, inodor și vâscos, utilizat pe scară largă ca solvent în extracțiile botanice. Proprietățile sale unice o fac deosebit de potrivită pentru extracția compușilor fitochimici sensibili care s-ar putea degrada în condiții mai dure. Această capacitate a glicerinei de a păstra integritatea compușilor bioactivi, combinată cu natura sa netoxică și biodegradabilă, o face un solvent atractiv pentru industriile farmaceutică, cosmetică și alimentară. Deși glicerina pură este adesea utilizată ca solvent de extracție, aceasta este de asemenea amestecată cu apă sau etanol în proporții variabile.
Amestecuri glicerină-apă: Amestecarea glicerinei cu apă reduce vâscozitatea soluției, sporind eficiența cavitației în timpul extracției cu ultrasunete. Un amestec tipic poate consta din 50% glicerină și 50% apă, echilibrând vâscozitatea și eficacitatea solventului. Această combinație este deosebit de eficientă pentru extracția unor compuși precum agenții amari din rădăcina de gențiană, așa cum s-a demonstrat în procesele de ultrasonicare.
Amestecuri glicerină-etanol: Adăugarea de etanol la glicerină creează un amestec de solvenți cu vâscozitate mai mică și proprietăți de solvent îmbunătățite. Etanolul, fiind un solvent bun pentru mulți compuși fitochimici, contribuie la o extracție mai eficientă a compușilor, în timp ce componenta de glicerină asigură stabilitatea și biocompatibilitatea extractului final.
Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță, de la laborator până la dimensiuni industriale.