Extracție cu apă de înaltă eficiență folosind ultrasunete de putere
Extracția cu apă a compușilor botanici (de ex., extracția cu apă rece sau fierbinte, extracția cu apă sub presiune și extracția cu apă subcritică) poate fi îmbunătățită eficient prin ultrasonicare. Extracția cu apă asistată de ultrasunete nu numai că oferă randamente mai mari și reduce timpul de procesare, ci duce și la un consum mai redus de energie, condiții de extracție mai blânde și extracte de înaltă calitate, comparativ cu tehnicile convenționale de extracție. Extracția ultrasonică cu apă este utilizată cu succes pentru extracția a numeroși compuși de origine vegetală, inclusiv alcaloizi, flavonoide, glicozide, compuși fenolici și polizaharide.
Extracția ultrasonică cu apă a compușilor bioactivi
Apa este cel mai polar solvent, ceea ce o face un solvent excelent pentru compușii polari. Datorită naturii sale netoxice și ecologice, apa ar fi solventul ideal pentru orice extract botanic. Cu toate acestea, componentele mai puțin polare și cele nepolare se dizolvă slab sau deloc în apă. În plus, fără nicio promovare a transferului de masă, procesul de extracție în apă ar fi incredibil de lent și, prin urmare, neeconomic. Ultrasunetele de intensitate ridicată și frecvență joasă reprezintă o tehnică de extracție foarte eficientă, care asigură o amestecare și un transfer de masă intense. Prin urmare, extracția ultrasonică este bine cunoscută pentru avantajele semnificative pe care le oferă față de metodele convenționale de extracție. Aceste avantaje includ randamente mai mari, procesare rapidă, schimbări rapide ale șarjelor, precum și extracție continuă în linie, utilizarea solvenților verzi, condiții de extracție blânde, care conservă compușii extrași, siguranță în funcționare și scalare ușoară la capacități de procesare mari pentru producția comercială. (cf. Zabot et al., 2021)
MultiSonoReactor cu 4x 4kW pentru producția la scară largă (în masă) a extractelor botanice folosind apa ca solvent de extracție. MultiSonoReactor poate fi, de asemenea, presurizat și încălzit pentru efecte de extracție sinergice.
Extracția cu apă fierbinte îmbunătățită prin ultrasonicare
Parametrii care determină extracția substanțelor botanice în timpul extracției cu apă sunt temperatura, timpul, presiunea și suprafața materialului vegetal. Un extract în apă fierbinte poate fi preparat într-un timp relativ scurt datorită temperaturii ridicate a apei.
Soluția: Randamentul și viteza de extracție pot fi îmbunătățite semnificativ atunci când se aplică agitarea ultrasonică. Apa fierbinte singură are doar o capacitate limitată de a distruge structurile celulare, iar temperaturile ridicate deteriorează sau distrug adesea compușii termolabili, astfel încât calitatea extractului are de suferit. Atunci când extracția ultrasonică este combinată cu extracția cu apă fierbinte, temperatura poate fi redusă drastic (de ex. de la 100°C la 50°C), ceea ce previne degradarea termică a ingredientelor botanice extrase, crește randamentul total și economisește energie. Cavitația ultrasonică este principiul care stă la baza fenomenului de extracție ultrasonică. Cavitația ultrasonică (sau acustică) reprezintă forțe pur mecanice, care rup pereții celulari, eliberează compușii țintă și îmbunătățesc transferul de masă dintre interiorul celulei și apă (solvent). Astfel, extracția ultrasonică cu apă oferă rezultate excelente de extracție.
Extracția cu apă rece îmbunătățită prin ultrasonicare
Extracția cu apă rece (infuzia la rece) este semnificativ mai ineficientă, deoarece se evită utilizarea apei fierbinți. Apa rece sau la temperatura camerei nu extrage foarte bine compușii botanici, deoarece apa rece pătrunde foarte lent în materialul vegetal, iar transferul de masă este aproape neglijabil. Avantajul extracției cu apă rece constă în evitarea oricărei creșteri de temperatură, prevenind astfel degradarea termică a compușilor sensibili la căldură. Cu toate acestea, dinamica de extracție foarte slabă face ca extracția convențională cu apă rece să fie impracticabilă pentru producția comercială. De aceea, infuzia cu apă rece este utilizată aproape exclusiv în stadiul experimental, din cauza lentorii și ineficienței sale.
Soluția: Prin introducerea ultrasonicării în extracția cu apă rece, lentoarea și ineficiența înmuierii în apă rece pot fi depășite cu ușurință. Extracția cu apă rece intensificată ultrasonic permite menținerea temperaturilor scăzute de extracție, cuplând în același timp forțe de forfecare intense în mediul solid-lichid. Ca rezultat al mecanismului de extracție ultrasonică, pereții celulari sunt deschiși, iar compușii botanici sunt eliberați rapid în apă. Extracția și infuzia ultrasonică cu apă rece transformă înmuierea la rece într-un proces extrem de eficace, care oferă randamente ridicate și extracte de înaltă calitate într-un timp scurt de extracție.
Extracția cu apă sub presiune combinată cu ultrasonicarea
Extracția ultrasonică se caracterizează prin micro-amestecare, care, prin vibrații, favorizează o difuzie mai mare a solventului în particulă și din interiorul particulei către suprafață, intensificând transferul de masă. În plus, ultrasonicarea reduce dimensiunea particulelor materialului celular, ceea ce duce la efecte îmbunătățite ale extracției cu lichid sub presiune asistate ultrasonic. Particulele mai mici, de aprox. 0,68 mm, prezintă randamente mai mari decât particulele mai mari (aprox. 1,05 mm), deoarece o suprafață mai mare permite un transfer de masă semnificativ crescut și, prin urmare, randamente de extracție îmbunătățite. (cf. Zabot et al., 2021)
Extracție cu apă intensificată ultrasonic a materialului vegetal în apă: Ultrasonicatorul UIP1000hdT într-un pahar de laborator mare care conține o suspensie vegetală. Aici, apa este utilizată ca solvent, dar extracția ultrasonică este compatibilă cu orice tip de solvent.
- Randament superior
- Extracție de mare viteză
- Extracte de înaltă calitate
- Procedeu blând, netermic
- Solvenți verzi
- Eficient din punct de vedere al costurilor
- Operare ușoară și sigură
- Costuri reduse de investiție și de operare
- Funcționare 24/7 în regim de sarcină grea
- Metodă verde, ecologică
Extracție eficace cu apă rece sub presiune folosind ultrasunete de putere
Sub presiune ridicată, pătrunderea apei reci în țesuturile vegetale este facilitată, iar compușii fitochimici solubili în apă sunt dizolvați fără a provoca descompunere termică. Metoda de extracție cu apă rece la presiune ridicată poate fi cuplată cu ultrasunetele pentru o izolare îmbunătățită a ingredientelor botanice polare și nepolare. Apa, ca solvent netoxic, ieftin și ecologic, este o alternativă atractivă la solventul organic, mai ales când vine vorba de producția de alimente, produse terapeutice și suplimente alimentare de origine vegetală.
Pentru o extracție cu apă rece sub presiune intensificată ultrasonic, o sondă ultrasonică (sonotrodă) este integrată în rezervorul de extracție sau în celula de flux. Rezervorul sau celula de flux sunt de obicei presurizate la presiuni între 5 și 100 barg, în funcție de compușii de extract vizați. Hielscher Ultrasonics furnizează chiar și reactoare ultrasonice industriale și celule de flux personalizate, care pot fi presurizate până la 300barg, permițându-vă să setați presiunea optimă a procesului dumneavoastră de extracție.
Extracția cu apă supercritică îmbunătățită prin sonicare
O extracție cu apă subcritică îmbunătățită ultrasonic este o altă tehnică sinergică, în care ultrasunetele de putere îmbunătățesc transferul de masă dintre solid și lichid. Extracția cu apă subcritică (SWE) – cunoscută și ca extracție cu apă fierbinte sub presiune sau extracție cu apă supraîncălzită – este o tehnică mai puțin utilizată pentru extracția compușilor botanici cu o polaritate mai scăzută. În extracția cu apă subcritică, apa în starea sa supercritică este utilizată ca solvent.
Ce este apa subcritică și de ce este apa subcritică un solvent bun pentru extracția compușilor vegetali mai puțin polari? „Apa posedă numeroase proprietăți termodinamice puternic influențate de temperatură și presiune. În funcție de condiții, starea sa fizică (solidă, lichidă sau gazoasă), comportamentul termic, densitatea sau vâscozitatea pot fi modificate. Prin creșterea temperaturii și a presiunii peste un punct cunoscut ca punct critic (definit la 221 bar și 374 °C), apa poate atinge starea supercritică. În condiții subcritice, corespunzătoare unor temperaturi între 100°C și temperatura critică (374°C) și unei presiuni între 1 bar și presiunea critică (221 bar), pentru a evita vaporizarea, polaritatea apei scade; acest lucru face din apă un solvent mai bun pentru extracția diverșilor compuși bioactivi organici.” (Li and Chemat, 2019)
Atunci când ultrasunetele sunt combinate cu extracția cu apă subcritică, eficiența extracției poate fi îmbunătățită prin creșterea randamentului de extract și reducerea timpului de extracție. Pentru rezultate optime, presiunea din reactorul închis presurizat pentru șarje sau din reactorul cu celulă de flux ar trebui să atingă cel puțin dublul presiunii de vapori a apei. (Găsiți un tabel cu presiunea de vapori a apei la sfârșitul acestei pagini.)
Huang et al. (2010) au investigat efectele de extracție ale ultrasunetelor de joasă frecvență și putere mare în combinație cu extracția cu apă subcritică. O sondă ultrasonică este, așadar, cuplată în vasul dispozitivului de extracție cu apă subcritică pentru a extrage uleiul volatil din Lithospermum erythrorhizon. Rezultatele au arătat că efectul de îmbunătățire asistat de ultrasunete la 20 KHz a fost mai bun decât cel la 36 KHz și a crescut odată cu puterea de ieșire (de la 0 la 250 W). Randamentul extracției cu apă subcritică a crescut de la 1,87% la 2,39% prin oscilație ultrasonică (250 W, 20 KHz), la o temperatură de 160°C și o presiune de 5 MPa, în cursul unei proceduri de extracție de 25 de minute. Ultrasonicarea a putut îmbunătăți nu numai randamentul extracției, ci și viteza de extracție, economisind astfel timp.
Extracția cu apă subcritică asistată ultrasonic poate fi efectuată la presiuni mai mici (de ex., 5barg) decât extracția convențională cu apă subcritică (de ex., 10MPa), ceea ce reduce costurile energetice și face procedura de extracție mai sigură.
Extracția ultrasonică cu apă a compușilor fitochimici din plante poate fi efectuată în șarje și în regim continuu. Imaginea prezintă puternicul ultrasonicator de 1000 de wați UIP1000hdT în timpul extracției substanțelor botanice în șarjă.
Avantajele extracției botanice ultrasonice
Atât cercetarea științifică, cât și implementarea industrială demonstrează că extracția asistată de ultrasunete este o tehnică fiabilă și ușor de operat, care nu necesită cunoștințe tehnice sau instruire intensivă. Eficiența de extracție foarte ridicată, randamentele ridicate, costurile de operare reduse, precum și costurile de investiție reduse (în special în comparație cu alte tehnici, cum ar fi sistemele cu CO2 de tip extractor) și costurile energetice reduse sunt principalele avantaje ale extractoarelor ultrasonice cu sondă.
Alte beneficii, care transformă tehnologia de extracție ultrasonică în metoda preferată, sunt extractele de înaltă calitate datorită temperaturilor scăzute de extracție, rezultatele fiabile (repetabilitate / reproductibilitate), scalabilitatea complet liniară la orice nivel de producție, precum și întreținerea redusă.
„Alte avantaje legate de utilizarea extracției ultrasonice cu sondă sunt manipularea ușoară a extractului, execuția rapidă, absența reziduurilor, randamentul ridicat, caracterul ecologic, calitatea îmbunătățită și prevenirea degradării extractului.”
(cf. Chemat and Khan, 2011)
Configurație de extracție pentru izolarea substanțelor botanice: Ultrasonicatorul cu sondă UP400St, filtru cu vid Büchi și evaporator rotativ pentru extracția compușilor fitochimici.
Ultrasonicatoare de înaltă performanță pentru extracția cu apă
Extractoarele Hielscher Ultrasonics sunt bine consacrate în domeniul extracției botanice, indiferent de solventul utilizat. Producătorii de extracte – atât producătorii mai mici de extracte exclusive de nișă, cât și producătorii de masă la scară largă – găsesc în portofoliul larg de echipamente Hielscher echipamentul de extracție ultrasonică ideal pentru cerințele lor de producție. Configurațiile de proces atât în șarje, cât și continue în linie sunt disponibile imediat și pot fi livrate din stoc. Adecvată pentru lucrul cu orice solvent, extracția ultrasonică poate fi aplicată flexibil pentru extracția din orice material vegetal. Utilizarea apei ca solvent permite producerea de extracte cu certificare ecologică fără utilizarea etanolului „ecologic” foarte scump. (Desigur, materialul vegetal trebuie să fie cultivat ecologic pentru a produce un extract ecologic în apă).
Extracție de înaltă eficiență cu Hielscher Ultrasonics
Extractoarele ultrasonice Hielscher dezintegrează eficient celulele vegetale, măresc suprafața materialului vegetal pentru pătrunderea solventului și transferul de masă pentru eliberarea compușilor fitochimici (metaboliți secundari). Concepute cu accent pe ușurința în utilizare, extractoarele Hielscher se instalează rapid și pot fi operate în siguranță și intuitiv.
Îndeplinirea celor mai înalte standarde de calitate – proiectat și fabricat în Germania
Hardware-ul sofisticat și software-ul inteligent al ultrasonicatoarelor Hielscher sunt concepute pentru a garanta rezultate fiabile ale extracției ultrasonice din materia primă botanică a dumneavoastră, cu rezultate reproductibile și o operare sigură și ușor de utilizat. Robustețea, fiabilitatea, funcționarea 24/7 la sarcină maximă și operarea simplă din perspectiva lucrătorului sunt alți factori de calitate care fac ultrasonicatoarele Hielscher preferate.
Extractoarele Hielscher Ultrasonics sunt utilizate în întreaga lume pentru extracția fitochimică de înaltă calitate. Cu eficacitate dovedită în obținerea de compuși botanici de înaltă calitate, extractoarele ultrasonice Hielscher nu sunt utilizate doar de micii producători artizanali de extracte de specialitate și boutique, ci mai ales în producția industrială a extractelor, suplimentelor nutritive și produselor terapeutice disponibile pe scară largă în comerț. Datorită hardware-ului robust și software-ului inteligent, procesoarele ultrasonice Hielscher pot fi operate și monitorizate cu ușurință.
Înregistrarea automată a datelor
Pentru a îndeplini standardele de producție pentru alimente, suplimente nutritive și produse terapeutice, procesele de producție trebuie monitorizate și înregistrate în detaliu. Dispozitivele ultrasonice digitale Hielscher Ultrasonics dispun de înregistrare automată a datelor. Datorită acestei funcții inteligente, toți parametrii importanți ai procesului, cum ar fi energia ultrasonică (energia totală și netă), temperatura, presiunea și timpul, sunt stocați automat pe un card SD încorporat imediat ce dispozitivul este pornit. Monitorizarea procesului și înregistrarea datelor sunt importante pentru standardizarea continuă a procesului și calitatea produsului. Accesând datele de proces înregistrate automat, puteți revizui ciclurile de sonicare anterioare și evalua rezultatul.
O altă funcție ușor de utilizat este controlul de la distanță prin browser al sistemelor noastre ultrasonice digitale. Prin controlul de la distanță prin browser, puteți porni, opri, ajusta și monitoriza procesorul dumneavoastră ultrasonic de la distanță, de oriunde.
Doriți să aflați mai multe despre avantajele extracției ultrasonice cu apă din materiale vegetale? Contactați-ne acum pentru a discuta despre procesul dumneavoastră de fabricare a extractelor botanice! Personalul nostru cu experiență vă va oferi cu plăcere mai multe informații despre extracția ultrasonică, sistemele noastre ultrasonice și prețuri!
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație privind capacitatea aproximativă de procesare a ultrasonicatoarelor noastre:
| Volumul șarjei | Debit | Dispozitive recomandate |
|---|---|---|
| 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 |
| n.a. | 10 până la 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | mai mare | cluster de UIP16000 |
Contactați-ne! / Întrebați-ne!
Informații tehnice despre extracția ultrasonică cu apă
Metodele convenționale de extracție, cum ar fi macerarea, infuzia, percolarea, decocția, extracția cu reflux, distilarea cu abur, sublimarea și presarea, sunt utilizate în mod obișnuit pentru extracția compușilor medicinali din plante. Dezavantajele acestor metode includ procesul de lungă durată, puritatea scăzută și eficiența redusă.
Parametrii de proces care influențează extracția ultrasonică
Extracția asistată ultrasonic este cunoscută pentru caracteristicile și avantajele sale unice, care fac din sonicare tehnica de extracție superioară în comparație cu metodele convenționale de extracție a compușilor botanici. Un avantaj major al extracției asistate de ultrasunete constă în adaptabilitatea precisă a factorilor de procesare ultrasonică (cum ar fi amplitudinea, timpul, temperatura, presiunea), care permite reglarea optimă a procesului ultrasonic în funcție de compusul țintă. Fiecare material vegetal are parametri de extracție ideali, în care se obțin cel mai bun randament, cea mai bună calitate și cea mai bună viteză de extracție. Procesul de extracție ultrasonică permite adaptarea perfectă la aceste condiții optime de extracție.
Amplitudinea ultrasonică
Amplitudinea este deplasarea vibrațională a sondei ultrasonice (sonotrodă). Cu cât amplitudinea este mai mare, cu atât vibrația și cavitația în lichidul sonicat sunt mai intense. Hielscher Ultrasonics este specializată în ultrasonicatoare cu sondă de înaltă performanță, care pot furniza amplitudini reglabile cu precizie. Sonde personalizate, care pot livra până la 200µm în funcționare continuă 24/7, sunt disponibile imediat din stoc. Pentru amplitudini și mai mari, sonotrode ultrasonice personalizate pot fi, de asemenea, fabricate cu ușurință.
Amplitudinea este unul dintre cei mai importanți parametri – dacă nu chiar cel mai important – pentru extracția eficientă din plante. Amplitudinile mari creează forțele necesare pentru a rupe pereții celulari și a elibera materialul intracelular. Astfel, ultrasonicarea de înaltă performanță devine atât de eficace în extracția botanică.
Timpul / durata tratamentului ultrasonic
Extracția asistată de ultrasunete este de obicei mult mai scurtă decât metodele tradiționale, deoarece sonicarea eliberează compușii botanici la viteze de extracție semnificativ mai mari. Ultrasonicarea permite proceduri de extracție mai scurte, ceea ce protejează compușii extrași împotriva procesării excesive. O procesare mai scurtă datorită ultrasunetelor înseamnă o capacitate de procesare mai mare și o calitate superioară a extractului.
Tratamentul ultrasonic pulsat
Pulsația ultrasonică este un mod de tratament în care tratamentul cu ultrasunete este întrerupt de cicluri de pauză definite (de ex. ciclu de funcționare de 50%: 30 sec. ON, 30 sec. OFF; ciclu de funcționare de 100%: sonicare continuă fără pauze) Ciclul de funcționare al ultrasunetelor (cunoscut și ca mod pulsat sau cicluri de pulsație ultrasonică) se referă la procentul de timp în care ultrasunetele sunt cuplate în mediu (durata pulsului) pe parcursul unei perioade a pulsului. De exemplu, un mod de ciclu de 50% ar fi 30 sec. ON, 30 sec. OFF. În timpul ciclului de pauză al unui ciclu de funcționare, lichidul sonicat revine pentru un timp definit (de ex., 30 sec.) la o stare neperturbată, ceea ce este benefic pentru disiparea căldurii în vederea menținerii unei temperaturi de procesare țintă. Ciclul de funcționare al sonicării este mai puțin important pentru eficiența extracției, dar este utilizat pentru a menține o anumită temperatură de proces.
Presiunea hidrostatică
Presiunea este un alt parametru foarte important pentru procesele ultrasonice. Aplicarea presiunii hidrostatice asupra mediului sonicat afectează intensitatea cavitației. În condiții de presiune ridicată, intensitatea cavitației ultrasonice (acustice) este amplificată. Hielscher Ultrasonics oferă diverse tipuri de reactoare ultrasonice pentru șarje și celule de flux, care pot fi presurizate pentru rezultate de sonicare intensificate.
Temperatura de extracție
Ca orice tratament mecanic, ultrasonicarea provoacă o creștere a temperaturii, în conformitate cu a 2-a lege a termodinamicii. Cu toate acestea, ultrasonicarea este o tehnică de tratament netermică, deoarece tratamentele asistate de ultrasunete se bazează pe forțe pur mecanice (numite și forțe sonomecanice). Temperatura de extracție în timpul extracției ultrasonice poate fi controlată eficient și menținută într-un anumit interval de temperatură selectat. Toate procesoarele ultrasonice digitale Hielscher sunt echipate cu un senzor de temperatură conectabil și un software inteligent, în care se poate seta un anumit interval de temperatură pentru proces. Ori de câte ori acest interval de temperatură este depășit, ultrasonicatorul face o pauză până când temperatura revine în intervalul selectat, apoi continuă automat procedura de sonicare. Această funcție inteligentă a ultrasonicatoarelor Hielscher permite un proces de sonicare controlabil cu precizie și rezultate ideale.
Deoarece temperatura de extracție poate fi diferită pentru fiecare compus botanic și fiecare plantă, temperatura este un factor important, care nu ar trebui neglijat în timpul optimizării procesului ultrasonic. De exemplu, s-a constatat că 80°C este temperatura ideală pentru obținerea randamentului maxim de flavonoide din Sophora flavescens, în timp ce cele mai bune rezultate au fost obținute la 50°C pentru extracția arabinoxilanului din tărâțe de grâu.
Utilizați orice solvent pentru extracția ultrasonică
Diferiții compuși botanici au polarități diferite, care le afectează solubilitatea în diverși solvenți. De exemplu, saponinele și polizaharidele sunt mai polare și prezintă, prin urmare, o bună solubilitate în apă, deoarece apa este puternic polară. Compușii fenolici, cum ar fi antocianinele și acidul clorogenic, pe de altă parte, sunt destul de nepolari și se dizolvă, prin urmare, mai bine într-un solvent mai puțin polar, cum ar fi etanolul. Astfel, alegerea solventului ar trebui făcută în funcție de solubilitatea compușilor vizați, pentru a obține o eficiență ridicată a extracției. De exemplu, apa este un solvent bun pentru extracția compușilor polari, cum ar fi psilocibina din ciuperci, precum și a oligozaharidelor, glicozidelor și flavonoidelor; în timp ce un amestec etanol-apă cu o concentrație de etanol de 60% (v/v) este potrivit pentru extracția asistată ultrasonic a unor compuși precum, de ex., apigenina, baicalina și luteolina.
Citiți mai multe despre solvenți, polaritatea solvenților și cei mai potriviți solvenți pentru extracția ultrasonică!
Apa ca solvent de extracție
Apa este cel mai polar solvent și este potrivită pentru extracția unei game largi de compuși polari. Principalele sale avantaje includ capacitatea de a dizolva o gamă largă de substanțe. În plus, este ieftină, netoxică, sigură și neinflamabilă. Dezavantajele sale includ selectivitatea puternică pentru compușii polari, din cauza polarității sale ridicate. Din cauza punctului său de fierbere ridicat, de 100°C, concentrarea extractului (de ex. prin distilare sau evaporare rotativă) necesită o cantitate mare de energie. În plus, apa este predispusă la dezvoltarea bacteriilor și a mucegaiului.
Frecvența ultrasonică
Frecvența ultrasonică de aproximativ 20kHz s-a impus ca fiind cea mai puternică și eficientă pentru extracția botanică. Frecvența influențează eficiența extracției asistate de ultrasunete în extracția compușilor medicinali din plante. În general, frecvența ultrasonică joasă (adică, la aprox. 20kHz) generează o cavitație mai intensă (efecte sonomecanice), ceea ce duce la o eficacitate mai mare a procedurii de extracție.
Materialul vegetal
Materialele vegetale pot varia considerabil în ceea ce privește structura și rigiditatea celulelor lor. În funcție de compoziția peretelui celular, care poate conține celuloză, hemiceluloze, lignină, polizaharide pectice, proteine, compuși fenolici și necelulozici, precum și apă, pereții celulari pot fi fie rezistenți, fie moi. Diferitele tipuri și părți de plante conțin tipuri și cantități diferite ale acestor componente ale peretelui celular. De aceea, fiecare tip de plantă necesită parametri de procesare specifici pentru rezultate optime ale extracției.
Deoarece intensitatea poate fi reglată cu precizie, extractoarele ultrasonice Hielscher pot rupe în mod fiabil pereții celulari moi și duri. Pereții celulari moi pot necesita o ultrasonicare mai puțin intensă, în timp ce structurile celulare rezistente beneficiază de un tratament mai intens.
Materia primă pentru extracția botanică poate fi proaspăt recoltată (umedă) sau uscată. Extracția ultrasonică este potrivită atât pentru plantele proaspete/umede, cât și pentru cele uscate. Dimensiunea particulelor solidelor vegetale este un alt factor important: o suprafață mare (adică, dimensiune mică a particulelor) este benefică, deoarece oferă o suprafață mare de contact pentru forțele de forfecare cavitaționale ultrasonice, ducând la o eficiență mai mare. Prin urmare, materialul vegetal este macerat sau măcinat în bucăți mici (aprox. 3–5mm).
De ce este extracția ultrasonică cea mai bună metodă?
Eficiență
- Randamente mai mari
- Proces de extracție rapid – în câteva minute
- Extracte de înaltă calitate – extracție blândă, netermică
- Solvenți verzi (apă, etanol, glicerină, uleiuri vegetale, NADES etc.)
Simplitate
- Plug-and-play – instalare și operare în câteva minute
- Capacitate de procesare ridicată – pentru producția de extracte la scară largă
- Funcționare în șarje sau continuă în linie
- Instalare și punere în funcțiune simple
- Portabil / mobil – unități portabile sau montate pe roți
- Scalare liniară – adăugați un alt sistem ultrasonic în paralel pentru a crește capacitatea
- Monitorizare și control de la distanță – prin PC, smartphone sau tabletă
- Nu este necesară supravegherea procesului – configurați și porniți
- Înaltă performanță – concepute pentru producție continuă 24/7
- Robustețe și întreținere redusă
- Înaltă calitate – proiectate și construite în Germania
- Încărcare și descărcare rapidă între loturi
- Ușor de curățat
Siguranță
- Operare simplă și sigură
- Extracție fără solvenți sau pe bază de solvenți (apă, etanol, uleiuri vegetale, glicerină etc.)
- Fără presiuni și temperaturi ridicate
- Sisteme antiexplozive cu certificare ATEX disponibile
- Ușor de controlat (inclusiv de la distanță)
Literatură / Referințe
- Ping-ping Huang, Ri-fu Yang, Tai-qiu Qiu, Wei Zhang & Chun-mei Li (2010): Ultrasound-Enhanced Subcritical Water Extraction of Volatile Oil from Lithospermum erythrorhizon. Separation Science and Technology, 45:10, 1433-1439.
- Zabot, G. L., Viganó, J., & Silva, E. K. (2021): Low-Frequency Ultrasound Coupled with High-Pressure Technologies: Impact of Hybridized Techniques on the Recovery of Phytochemical Compounds. Molecules, 26(17), 2021. 5117.
- Li, Ying; Chemat, Farid (2019): Plant Based „Green Chemistry 2.0”: Moving from Evolutionary to Revolutionary. Springer Science 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.
- Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk (2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
- Alge
- Antocianine
- Artemisinină
- Astragalus
- Baggibuti
- Pepene amar
- Cannabis
- Ardei iuți
- Scorțișoară
- Coajă de citrice
- Cacao
- Cafea
- Cucurmin
- Lintița apei
- Soc
- Usturoi
- Ghimbir
- Ceai verde
- Hamei
- Kratom
- Plante medicinale
- Silimarină din armurariu
- Fructul călugărului
- Ciuperci
- Frunze de măslin
- Rodie
- Quercetină
- Quillaja
- Șofran
- Stevia
- Tutun
- Vanilie
- Banisteriopsis caapi
și multe altele!
Tabel: presiunea de vapori a apei
| Temperatura în °C |
Presiunea de vapori în mmHg (Torr) |
Presiunea de vapori în hectopascali hPa |
| -80 | 0,00041 | 0,00055 |
| -75 | 0,000915 | 0,00122 |
| -70 | 0,00196 | 0,00261 |
| -65 | 0,00405 | 0,0054 |
| -60 | 0,008101 | 0,0108 |
| -55 | 0,0157 | 0,02093 |
| -50 | 0,02952 | 0,03936 |
| -45 | 0,05402 | 0,07202 |
| -40 | 0,09631 | 0,1284 |
| -39,5 | 0,1019 | 0,1359 |
| -39 | 0,1078 | 0,1437 |
| -38,5 | 0,114 | 0,1520 |
| -38 | 0,1206 | 0,1607 |
| -37,5 | 0,1274 | 0,1699 |
| -37 | 0,1347 | 0,1796 |
| -36,5 | 0,1423 | 0,1897 |
| -36 | 0,1503 | 0,2004 |
| -35,5 | 0,1587 | 0,2116 |
| -35 | 0,1676 | 0,2235 |
| -34,5 | 0,1769 | 0,2359 |
| -34 | 0,1867 | 0,2490 |
| -33,5 | 0,197 | 0,2627 |
| -33 | 0,2078 | 0,2771 |
| -32,5 | 0,2192 | 0,2923 |
| -32 | 0,2311 | 0,3082 |
| -31,5 | 0,2437 | 0,3249 |
| -31 | 0,2568 | 0,3424 |
| -30,5 | 0,2706 | 0,3608 |
| -30 | 0,2851 | 0,3801 |
| -29,5 | 0,3003 | 0,4004 |
| -29 | 0,3162 | 0,4216 |
| -28,5 | 0,333 | 0,4439 |
| -28 | 0,3505 | 0,4673 |
| -27,5 | 0,3688 | 0,4918 |
| -27 | 0,3881 | 0,5174 |
| -26,5 | 0,4083 | 0,5443 |
| -26 | 0,4294 | 0,5725 |
| -25,5 | 0,4515 | 0,6020 |
| -25 | 0,4747 | 0,6329 |
| -24,5 | 0,4989 | 0,6652 |
| -24 | 0,5243 | 0,6991 |
| -23,5 | 0,5509 | 0,7345 |
| -23 | 0,5787 | 0,7716 |
| -22,5 | 0,6078 | 0,8104 |
| -22 | 0,6383 | 0,851 |
| -21,5 | 0,6701 | 0,8934 |
| -21 | 0,7034 | 0,9377 |
| -20,5 | 0,7381 | 0,9841 |
| -20 | 0,77451 | 1,0326 |
| -19,5 | 0,81251 | 1,0833 |
| -19 | 0,85222 | 1,1362 |
| -18,5 | 0,89368 | 1,1915 |
| -18 | 0,93698 | 1,2492 |
| -17,5 | 0,98222 | 1,3095 |
| -17 | 1,0295 | 1,3725 |
| -16,5 | 1,0787 | 1,4382 |
| -16 | 1,1302 | 1,5068 |
| -15,5 | 1,1839 | 1,5783 |
| -15 | 1,2399 | 1,653 |
| -14,5 | 1,2983 | 1,7309 |
| -14 | 1,3593 | 1,8122 |
| -13,5 | 1,4228 | 1,8969 |
| -13 | 1,489 | 1,9852 |
| -12,5 | 1,5581 | 2,0773 |
| -12 | 1,6300 | 2,1732 |
| -11,5 | 1,705 | 2,2732 |
| -11 | 1,7832 | 2,3774 |
| -10,5 | 1,8646 | 2,4859 |
| -10 | 1,9494 | 2,5990 |
| -9,5 | 2,0377 | 2,7168 |
| -9 | 2,1297 | 2,8394 |
| -8,5 | 2,2254 | 2,9670 |
| -8 | 2,325 | 3,0998 |
| -7,5 | 2,4287 | 3,2380 |
| -7 | 2,5366 | 3,3819 |
| -6,5 | 2,6489 | 3,5316 |
| -6 | 2,7657 | 3,6873 |
| -5,5 | 2,8872 | 3,8492 |
| -5 | 3,0134 | 4,0176 |
| -4,5 | 3,1448 | 4,1927 |
| -4 | 3,2813 | 4,3747 |
| -3,5 | 3,4232 | 4,5639 |
| -3 | 3,5707 | 4,7606 |
| -2,5 | 3,724 | 4,9649 |
| -2 | 3,8832 | 5,1772 |
| -1,5 | 4,0486 | 5,3977 |
| -1 | 4,2204 | 5,6267 |
| -0,5 | 4,3987 | 5,8645 |
| 0 | 4,5840 | 6,1115 |
| 0,01 | 4,58780 | 6,11657 |
| 1 | 4,9286 | 6,5709 |
| 2 | 5,2954 | 7,0599 |
| 3 | 5,6861 | 7,5808 |
| 4 | 6,1021 | 8,1355 |
| 5 | 6,5449 | 8,7258 |
| 6 | 7,0158 | 9,3536 |
| 7 | 7,5164 | 10,021 |
| 8 | 8,0482 | 10,730 |
| 9 | 8,6130 | 11,483 |
| 10 | 9,2123 | 12,282 |
| 11 | 9,8483 | 13,130 |
| 12 | 10,522 | 14,028 |
| 13 | 11,237 | 14,981 |
| 14 | 11,993 | 15,990 |
| 15 | 12,795 | 17,058 |
| 16 | 13,642 | 18,188 |
| 17 | 14,539 | 19,384 |
| 18 | 15,487 | 20,647 |
| 19 | 16,489 | 21,983 |
| 20 | 17,546 | 23,393 |
| 21 | 18,663 | 24,882 |
| 22 | 19,841 | 26,453 |
| 23 | 21,085 | 28,111 |
| 24 | 22,395 | 29,858 |
| 25 | 23,776 | 31,699 |
| 26 | 25,231 | 33,639 |
| 27 | 26,763 | 35,681 |
| 28 | 28,376 | 37,831 |
| 29 | 30,071 | 40,092 |
| 30 | 31,855 | 42,470 |
| 31 | 33,730 | 44,969 |
| 32 | 35,700 | 47,596 |
| 33 | 37,769 | 50,354 |
| 34 | 39,942 | 53,251 |
| 35 | 42,221 | 56,290 |
| 36 | 44,613 | 59,479 |
| 37 | 47,121 | 62,823 |
| 38 | 49,750 | 66,328 |
| 39 | 52,506 | 70,002 |
| 40 | 55,391 | 73,849 |
| 41 | 58,413 | 77,878 |
| 42 | 61,577 | 82,096 |
| 43 | 64,886 | 86,508 |
| 44 | 68,349 | 91,124 |
| 45 | 71,968 | 95,950 |
| 46 | 75,749 | 100,99 |
| 47 | 79,709 | 106,27 |
| 48 | 83,834 | 111,77 |
| 49 | 88,147 | 117,52 |
| 50 | 92,648 | 123,52 |
| 51 | 97,343 | 129,78 |
| 52 | 102,24 | 136,31 |
| 53 | 107,35 | 143,12 |
| 54 | 112,67 | 150,22 |
| 55 | 118,23 | 157,62 |
| 56 | 124,01 | 165,33 |
| 57 | 130,03 | 173,36 |
| 58 | 136,29 | 181,71 |
| 59 | 142,82 | 190,41 |
| 60 | 149,61 | 199,46 |
| 61 | 156,67 | 208,88 |
| 62 | 164,02 | 218,67 |
| 63 | 171,65 | 228,85 |
| 64 | 179,59 | 239,43 |
| 65 | 187,83 | 250,42 |
| 66 | 196,39 | 261,83 |
| 67 | 205,28 | 273,68 |
| 68 | 214,51 | 285,99 |
| 69 | 224,09 | 298,76 |
| 70 | 234,03 | 312,01 |
| 71 | 244,33 | 325,75 |
| 72 | 255,02 | 340,00 |
| 73 | 266,11 | 354,78 |
| 74 | 277,59 | 370,09 |
| 75 | 289,49 | 385,95 |
| 76 | 301,82 | 402,39 |
| 77 | 314,58 | 419,41 |
| 78 | 327,80 | 437,03 |
| 79 | 341,48 | 455,27 |
| 80 | 355,63 | 474,14 |
| 81 | 370,28 | 493,67 |
| 82 | 385,43 | 513,87 |
| 83 | 401,10 | 534,76 |
| 84 | 417,30 | 556,35 |
| 85 | 434,04 | 578,67 |
| 86 | 451,33 | 601,73 |
| 87 | 469,21 | 625,56 |
| 88 | 487,67 | 650,17 |
| 89 | 506,73 | 675,58 |
| 90 | 526,41 | 701,82 |
| 91 | 546,72 | 728,90 |
| 92 | 567,68 | 756,84 |
| 93 | 589,31 | 785,68 |
| 94 | 611,61 | 815,41 |
| 95 | 634,61 | 846,08 |
| 96 | 658,34 | 877,71 |
| 97 | 682,78 | 910,30 |
| 98 | 707,98 | 943,90 |
| 99 | 733,95 | 978,52 |
| 100 | 760,00 | 1013,3 |
| 101 | 787,57 | 1050,0 |
| 102 | 815,86 | 1087,7 |
| 103 | 845,12 | 1126,7 |
| 104 | 875,06 | 1166,7 |
| 105 | 906,07 | 1208,0 |
| 106 | 937,92 | 1250,5 |
| 107 | 970,60 | 1294,0 |
| 108 | 1004,42 | 1339,12 |
| 109 | 1038,92 | 1385,11 |
| 110 | 1074,56 | 1432,63 |
| 111 | 1111,20 | 1481,48 |
| 112 | 1148,74 | 1531,53 |
| 113 | 1187,42 | 1583,10 |
| 114 | 1227,25 | 1636,20 |
| 115 | 1267,98 | 1690,50 |
| 120 | 1489,14 | 1985,36 |
| 125 | 1740,93 | 2321,05 |
| 130 | 2026,10 | 2701,24 |
| 135 | 2347,26 | 3129,42 |
| 140 | 2710,92 | 3614,26 |
| 145 | 3116,76 | 4155,34 |
| 150 | 3570,48 | 4760,25 |
| 175 | 6694,08 | 8924,71 |
| 200 | 11.659,16 | 15.544,27 |
| 225 | 19.123,12 | 25.495,40 |
| 250 | 29.817,84 | 39.753,85 |
| 275 | 44.580,84 | 59.436,23 |
| 300 | 64.432,8 | 85.903,3 |
| 325 | 90.447,6 | 120.587 |
| 350 | 124.001,6 | 165.321,9 |
| 360 | 139.893,2 | 186.508,9 |
| 365 | 148.519,2 | 198.009,3 |
| 366 | 150.320,4 | 200.410,7 |
| 367 | 152.129,2 | 202.822,3 |
| 368 | 153.960,8 | 205.264,2 |
| 369 | 155.815,2 | 207.736,5 |
| 370 | 157.692,4 | 210.239,2 |
| 371 | 159.584,8 | 212.762,2 |
| 372 | 161.507,6 | 215.325,8 |
| 373 | 163.468,4 | 217.939,9 |
| 373,946 | 165.452,0 | 220.584,5 |
Hielscher Ultrasonics fabrică omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță, de la dimensiuni de laborator până la dimensiuni industriale.
