Extracție cu hexan cu eficiență îmbunătățită prin ultrasonicare

Ultrasonicarea cu sondă poate îmbunătăți extracția convențională cu hexan prin intensificarea procesului, făcându-l semnificativ mai eficient. Extracția cu ultrasunete îmbunătățește transferul de masă și dezintegrează celulele pentru a elibera substanțele bioactive vizate în solvent, ceea ce duce la randamente de extracție mai mari comparativ cu metodele convenționale utilizate singure. Extracția asistată de ultrasunete este foarte eficientă în creșterea randamentului extracției de ulei, inclusiv al uleiului de rapiță și al uleiului din semințe de in, rezultând o compoziție de acizi grași de înaltă calitate și un conținut mai ridicat de componente bioactive.

Extracție cu hexan îmbunătățită prin ultrasunete de putere

Extracția cu ultrasunete este o metodă de intensificare a proceselor care poate îmbunătăți semnificativ procesele de extracție solid-lichid și de extracție cu solvenți.

Limitările extracției convenționale cu hexan

Extracția cu hexan este o tehnică uzuală folosită pentru extragerea compușilor organici, în special a substanțelor nepolare, din diverse surse, precum plante, semințe sau sol. Hexanul este un solvent hidrocarburic foarte eficient la dizolvarea și extragerea lipidelor, uleiurilor și altor compuși nepolari. Hexanul este utilizat pe scară largă pentru extracția uleiurilor datorită capacității sale de solubilizare a compușilor nepolari (de ex., uleiuri), separării ulterioare ușoare a uleiului și unui punct de fierbere îngust (63–69°C).
Totuși, eficiența proceselor de extracție cu hexan poate varia considerabil în funcție de materia primă și de extracție: randamentul extracției și durata extracției sunt în mare măsură corelate. Aceasta înseamnă că pentru un randament ridicat de extract este necesar un timp de retenție mai lung al biomasei în solventul hexan. Un alt factor limitativ este adesea pătrunderea insuficientă a hexanului în matricea biomasei. Structurile celulare rigide sunt umectate cu hexan în mare parte la suprafață, în timp ce interiorul celulei intră doar parțial în contact cu hexanul. O astfel de pătrundere insuficientă duce la un proces de extracție incomplet, deoarece substanțele vizate, precum lipidele (adică acizi grași, grăsimi, uleiuri), rămân în interiorul matricei celulare.

Soluția: extracția cu hexan intensificată cu ultrasunete

Sonicarea cu sondă, cunoscută și ca sonicare cu sondă ultrasonică, este o metodă care utilizează unde ultrasonice de intensitate ridicată pentru a crea bule de cavitație acustică într-un mediu lichid. Aceste bule colapsează rapid, generând câmpuri energetice localizate intense și creând microturbulențe și forțe de forfecare ridicate în solvent.
Datorită acestor condiții cu densitate energetică ridicată generate de ultrasunete, sonicarea cu sondă poate intensifica și îmbunătăți procesul de extracție cu hexan în mai multe moduri:

• Transfer de masă îmbunătățit: Sonicarea îmbunătățește transferul de masă între proba solidă și solvent. Microturbulențele și colapsul rapid al bulelor de cavitație creează forțe de forfecare puternice și variații localizate de presiune. Aceasta perturbă stratul limită din jurul probei solide, favorizând eliberarea compușilor-țintă în solvent și îmbunătățind astfel eficiența extracției.
• Extracție accelerată: Sonicarea accelerează cinetica extracției prin mărirea suprafeței de contact dintre solvent și proba solidă. Bulele de cavitație asigură agitarea și creează un amestec omogenizat, garantând că solventul intră în contact strâns cu întreaga suprafață a materialului solid, ceea ce duce la viteze de extracție mai mari.
• Dezintegrarea structurilor celulare: În extracțiile din material vegetal, sonicarea poate dezintegra structurile celulare, precum pereții celulari și membranele, facilitând eliberarea componentelor intracelulare. Aceasta permite o extracție mai eficientă a lipidelor și a altor compuși-țintă care pot fi închiși în interiorul celulelor.
• Durată de extracție redusă: Prin combinarea transferului de masă crescut cu cinetica de extracție accelerată, sonicarea cu sondă poate reduce semnificativ durata de extracție necesară pentru obținerea randamentului dorit. Acest lucru poate fi deosebit de avantajos la procesarea unor volume mari de probe sau în aplicațiile sensibile la timp.

Datorită acestor factori de proces îmbunătățiți, ultrasonicarea cu sondă poate îmbunătăți semnificativ extracția cu hexan. Extracția ultrasonică cu hexan poate fi optimizată în funcție de compușii specifici și de volumele extrase. Intensitatea ultrasunetelor (amplitudinea), durata, temperatura, presiunea și configurația de extracție pot fi ajustate pentru randamente optime de extract într-o perioadă de extracție scurtată.

• Ulei de alge
• Uleiuri vegetale (soia, in, rapiță, floarea-soarelui, tărâțe de orez etc.)
• Uleiuri esențiale
• Cariofilen
• Oleorezină de vanilie din păstăi de vanilie
• Luteină din gălbenuș de ou
• Astaxantină din alge
• Degresarea insectelor

Extracție Soxhlet intensificată cu ultrasunete folosind hexanul ca solvent

Extracția Soxhlet intensificată cu ultrasunete este un proces care combină extracția Soxhlet tradițională cu undele ultrasonice pentru a îmbunătăți eficiența procesului de extracție. Extracția Soxhlet este o procedură utilizată frecvent în laboratoare și pentru producerea unor volume mai mici de extract, precum uleiuri esențiale sau anumiți compuși bioactivi.
Hexanul este un solvent utilizat frecvent pentru acest proces, deoarece este eficient la extragerea lipidelor din diverse surse, inclusiv uleiuri din semințe, ulei de alge, precum și compuși bioactivi pe bază de lipide. Ultrasonicarea dezintegrează structurile celulare și favorizează extracția solid-lichid prin transfer de masă crescut și eliberarea compușilor în solvent. Acest lucru se datorează faptului că solventul, precum hexanul, poate pătrunde mai bine în materialul solid și poate dizolva eficient uleiurile (lipide, acizi grași). În consecință, procesul de extracție este accelerat, reducând timpul necesar pentru extragerea compușilor doriți. În plus, utilizarea ultrasunetelor poate reduce cantitatea de solvent necesară, ceea ce o face o opțiune mai ecologică.

Extracția cu ultrasunete permite utilizarea unor solvenți mai blânzi, netoxici

Ultrasonicarea nu numai că îmbunătățește extracția cu hexan, ci permite și utilizarea unor solvenți mai blânzi, netoxici, precum etanolul, etanolul apos, apa sau solvenții eutectici profunzi naturali (DES, NADES). Dezintegrarea celulelor și transferul de masă extrem de eficace asigurate de extractoarele ultrasonice cu sondă oferă rezultate excelente la utilizarea solvenților mai blânzi. Astfel, extracția cu ultrasunete în combinație cu solvenți mai blânzi, netoxici și mai ecologici permite obținerea de extracte de înaltă calitate, de uz alimentar, economii de costuri și un proces de extracție ecologic.

Ultrasonicatoare de înaltă performanță pentru extracția îmbunătățită cu hexan

Hielscher Ultrasonics proiectează, fabrică și furnizează extractoare cu ultrasunete de înaltă performanță, care pot fi integrate cu ușurință în instalațiile existente de extracție cu hexan sau în extractoarele Soxhlet. Pe lângă furnizare, instalare și service de întreținere, Hielscher își consiliază și își îndrumă clienții pe parcursul testelor de fezabilitate, al optimizării procesului și al proiectării instalației, până la instalarea finală și punerea în funcțiune a procesului de extracție.
Principalele avantaje ale ultrasonicatoarelor Hielscher sunt controlul complet al procesului, scalabilitatea liniară și capacitatea tuturor procesoarelor ultrasonice industriale de a furniza amplitudini foarte mari. Amplitudini de până la 200µm pot fi menținute cu ușurință în funcționare continuă 24/7. Amplitudinile mari sunt deosebit de importante atunci când este vorba de extracția structurilor celulare mai dure, precum semințele și sâmburii.
Personalul nostru tehnic și laboratorul nostru de proces complet echipat vă vor sprijini cu cunoștințe și îndrumare!

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 sonicatoarelor noastre: