Extracție de apă extrem de eficientă folosind power-ultrasound
Extracția cu apă a compușilor botanici (de exemplu, extracția cu apă rece sau caldă, extracția cu apă sub presiune și extracția cu apă subcritică) poate fi îmbunătățită eficient prin ultrasunete. Extracția cu apă asistată de ultrasunete nu numai că oferă randamente mai mari și reduce timpul de procesare, dar are ca rezultat și un consum mai mic de energie, condiții de extracție mai blânde și extracte de înaltă calitate în comparație cu tehnicile convenționale de extracție. Extracția cu ultrasunete a apei este utilizată cu succes pentru extracția a numeroși compuși derivați din plante, inclusiv alcaloizi, flavonoide, glicozide, compuși fenolici și polizaharide.
Extracția cu ultrasunete a compușilor bioactivi
Apa este cel mai polar solvent, ceea ce o face un solvent excelent pentru compușii polari. Datorită naturii sale non-toxice și ecologice, apa ar fi solventul ideal pentru orice extract botanic. Cu toate acestea, componentele mai puțin polare și nepolare se dizolvă slab sau deloc în apă. În plus, fără nicio promovare a transferului în masă, procesul de extracție în apă ar fi incredibil de lent și, prin urmare, nerentabil. Ultrasunetele de înaltă intensitate și joasă frecvență sunt o tehnică de extracție foarte eficientă, care asigură amestecare intensă și transfer de masă. Prin urmare, extracția cu ultrasunete este bine cunoscută pentru a oferi avantaje semnificative față de metodele convenționale de extracție. Aceste avantaje includ randamente mai mari, procesare rapidă, rotație rapidă a loturilor, precum și extracție continuă în linie, utilizarea solvenților verzi, condiții ușoare de extracție, care păstrează compușii extrașilor, siguranță în funcționare și scalabilitate ușoară la randamente mari pentru producția comercială. (cf. Zabot et al., 2021)
MultiSonoReactor cu 4x 4kW pentru producția pe scară largă (în masă) de extracte botanice folosind apă ca solvent de extracție. MultiSonoReactor poate fi, de asemenea, presurizat și încălzit pentru efecte de extracție sinergică.
Extracția apei calde îmbunătățită prin ultrasunete
Parametrii care determină extracția plantelor în timpul extracției apei sunt temperatura, timpul, presiunea și suprafața materialului vegetal. Un extract de apă fierbinte poate fi preparat pe o durată relativ scurtă datorită temperaturii ridicate a apei.
Soluția: Randamentul și rata de extracție pot fi îmbunătățite semnificativ atunci când se aplică agitarea cu ultrasunete. Apa fierbinte are doar o capacitate limitată de a rupe structurile celulare, iar temperaturile ridicate deteriorează sau distrug adesea compușii termolabili, astfel încât calitatea extractului are de suferit. Când extracția cu ultrasunete este combinată cu extracția cu apă caldă, temperatura poate fi redusă drastic (de exemplu, de la 100°C la 50°C), ceea ce previne degradarea termică a ingredientelor botanice extrase, crește randamentul total și economisește energie. Cavitația cu ultrasunete este principiul din spatele fenomenului de extracție cu ultrasunete. Cavitația cu ultrasunete (sau acustică) sunt forțe pur mecanice, care rup pereții celulari, eliberează compușii țintă și îmbunătățesc transferul de masă între interiorul celulei și apă (solvent). Astfel, extracția cu ultrasunete a apei oferă rezultate excelente de extracție.
Extracția apei reci îmbunătățită prin ultrasunete
Extracția apei reci (infuzia de apă rece) este semnificativ mai ineficientă, deoarece se evită utilizarea apei calde. Apa rece sau la temperatura camerei nu extrage foarte bine compușii botanici, deoarece apa rece este înmuiată foarte încet în materialul vegetal și 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 foarte slabă a extracției face ca extracția convențională cu apă rece să fie impracticabilă pentru producția comercială. De aceea, infuzia cu apă rece este folosită aproape exclusiv în stadiul experimental din cauza încetinirii și ineficienței.
Soluția: Odată cu introducerea ultrasonicării în extracția cu apă rece, încetineala și ineficiența înmuierei cu apă rece pot fi depășite cu ușurință. Extracția cu apă rece intensificată cu ultrasunete permite menținerea temperaturilor de extracție la rece, în timp ce cuplează forțele intense de forfecare în mediul solid-lichid. Ca urmare a mecanismului de extracție cu ultrasunete, pereții celulari sunt deschiși și compușii botanici sunt eliberați rapid în apă. Extracția și infuzia cu ultrasunete cu apă rece transformă înmuierea la rece într-un proces extrem de eficient, oferind randamente ridicate și extracte de înaltă calitate într-un timp scurt de extracție.
Extracția apei sub presiune combinată cu ultrasunete
Extracția cu ultrasunete se caracterizează prin micro-amestecare, care prin vibrații, promovează o mai mare difuzie a solventului în particulă și din interiorul particulei la suprafață, intensificând transferul de masă. În plus, ultrasonicarea reduce dimensiunea particulelor materialului celular, ceea ce duce la efecte îmbunătățite ale extracției lichide sub presiune asistate de ultrasunete. Particulele mai mici de aproximativ 0,68 mm prezintă randamente mai mari decât particulele mai mari (aproximativ 1,05 mm), deoarece o suprafață mai mare permite un transfer de masă semnificativ crescut și, prin urmare, un randament de extracție îmbunătățit. (cf. Zabot et al., 2021)
Extracția cu apă intensificată cu ultrasunete a materialului vegetal în apă: Ultrasonicator UIP1000hdT într-un pahar mare care conține o suspensie de plante. Aici, apa este folosită ca solvent, dar extracția cu ultrasunete este compatibilă cu orice tip de solvent.
- Randament superior
- Extracție de mare viteză
- Extracte de înaltă calitate
- Procedură ușoară, non-termică
- solvenți verzi
- Rentabile
- Operare ușoară și sigură
- Costuri reduse de investiție și operaționale
- Funcționare 24/7 în condiții grele
- Metoda verde, ecologică
Extracție eficientă a apei reci sub presiune cu ultrasunete de putere
Sub presiune ridicată, pătrunderea apei reci în țesuturile vegetale este facilitată și fitochimicalele solubile în apă sunt dizolvate fără a provoca descompunere termică. Metoda de extracție cu apă rece de înaltă presiune poate fi cuplată cu ultrasunete 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 atunci când vine vorba de producția de alimente derivate din plante, terapii și suplimente alimentare.
Pentru o extracție cu apă rece sub presiune intensificată cu ultrasunete, o sondă cu ultrasunete (sonotrod) este integrată în rezervorul de extracție sau în celula de flux. Rezervorul sau celula de curgere sunt în mod normal presurizate cu presiuni între 5 și 100 barg, în funcție de compușii de extracție vizați. Hielscher Ultrasonics furnizează chiar și reactoare industriale cu ultrasunete personalizate și celule de flux, care pot fi presurizate până la 300 barg, permițând setarea presiunii optime a procesului de extracție.
Extracția apei supercritice îmbunătățită prin sonicare
O extracție cu apă subcritică îmbunătățită cu ultrasunete este o altă tehnică sinergică, în care ultrasunetele de putere îmbunătățesc transferul de masă între solid și lichid. Extracția apei subcritice (SWE) – cunoscută și sub numele de extracție cu apă caldă sub presiune sau extracție cu apă supraîncălzită – este o tehnică mai puțin frecvent utilizată pentru extracția compușilor botanici cu o polaritate mai mică. 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 mai puțin polari ai plantelor? “Apa posedă numeroase proprietăți termodinamice influențate în mare măsură 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 sub numele de punct critic (definit la 221 bar și 374 °C), apa poate atinge starea supercritică. În condiții subcritice, care corespund temperaturilor cuprinse între 100 °C și temperatura critică (374 °C) și presiunii cuprinse între 1 bar și presiunea critică (221 bar) pentru a evita vaporizarea, polaritatea apei scade; aceasta face din apă un solvent mai bun pentru extracția diferiților compuși organici bioactivi.” (Li și Chemat, 2019)
Când ultrasunetele sunt combinate cu extracția apei subcritice, eficiența extracției poate fi îmbunătățită prin creșterea randamentului extractului și reducerea timpului de extracție. Pentru rezultate optime, presiunea din reactorul discontinuu presurizat închis sau reactorul cu celule de curgere ar trebui să atingă cel puțin de două ori mai mare decât presiunea de vapori a apei. (Puteți găsi un tabel al presiunii vaporilor apei la sfârșitul acestei pagini.)
Huang et al. (2010) au investigat efectele de extracție ale ultrasunetelor de joasă frecvență și de mare putere în combinație cu extracția subcritică a apei. Prin urmare, o sondă cu ultrasunete este cuplată în fierbătorul dispozitivului de extracție a apei subcritice pentru a extrage uleiul volatil din Lithospermum erythrorhizon. Rezultatele au arătat că efectul de îmbunătățire asistat de ultrasunete de 20 KHz a fost mai bun decât cel de 36 KHz și a crescut odată cu puterea de ieșire (de la 0 la 250 W). Randamentul de extracție a apei subcritice a crescut de la 1,87% la 2,39% prin oscilație cu ultrasunete (250 W, 20 KHz) la o temperatură de 160°C și o presiune de 5 MPa în timpul unei proceduri de extracție de 25 de minute. Ultrasonicarea ar putea îmbunătăți nu numai randamentul de extracție, ci și rata de extracție, economisind astfel timp.
Extracția apei subcritice asistată de ultrasunete poate fi efectuată la presiuni mai mici (de exemplu, 5 barg) decât extracția convențională a apei subcritice (de exemplu, 10 MPa), ceea ce economisește costurile de energie și face procedura de extracție mai sigură.
Extracția cu ultrasunete a substanțelor fitochimice din plante poate fi efectuată în serie și în funcționare continuă. Imaginea arată ultrasunetele puternice de 1000 de wați UIP1000hdT în timpul extracției în mod batch a produselor botanice.
Avantajele extracției botanice cu ultrasunete
Atât cercetarea științifică, cât și implementarea industrială demonstrează că extracția asistată de ultrasunete este o tehnică fiabilă și ușor de utilizat, care nu necesită cunoștințe tehnice sau pregătire intensivă. Eficiență foarte ridicată de extracție, randamente ridicate, costuri operaționale reduse, precum și costuri reduse de investiție (mai ales în comparație cu alte tehnici, cum ar fi CO2 extractoare) și costurile reduse de energie sunt principalele avantaje ale extractoarelor cu ultrasunete de tip sondă.
Alte beneficii, care transformă tehnologia de extracție cu ultrasunete în metoda preferată, sunt extractele de înaltă calitate datorită temperaturilor scăzute de extracție, rezultate fiabile (repetabilitate / reproductibilitate), scalabilitate complet liniară la orice nivel de producție, precum și întreținere redusă.
"Alte avantaje legate de utilizarea extracției de tip sondă cu ultrasunete sunt manipularea ușoară a extractului, execuția rapidă, lipsa reziduurilor, randamentul ridicat, ecologic, calitatea sporită și prevenirea degradării extractului.”
(cf. Chemat și Khan, 2011)
Instalație de extracție pentru izolarea botanică: Sondă ultrasonicator UP400ST, filtru de vid Büchi și rotor-evaporator pentru extracția fitochimicalelor.
Ultrasunete de înaltă performanță pentru extracția apei
Extractoarele cu ultrasunete Hielscher sunt bine stabilite în domeniul extracției botanice, indiferent de solventul utilizat. Producători de extracte – atât producătorii mai mici, exclusivi de extracte de nișă, cât și producătorii de masă la scară largă – găsiți în Hielscher’ portofoliul larg de echipamente echipamentul ideal de extracție cu ultrasunete pentru cerințele lor de producție. Configurațiile de proces discontinuu și continuu în linie sunt disponibile imediat și pot fi livrate de pe raft. Potrivit pentru a lucra cu orice solvent, extracția cu ultrasunete poate fi aplicată în mod flexibil pentru extracția oricărui material vegetal. Utilizarea apei ca solvent permite producerea de extracte certificate organic fără utilizarea unor solvenți foarte scumpi “organic” etanol. (Desigur, materialul vegetal trebuie să fie cultivat ecologic pentru a produce un extract de apă ecologic).
Extracție de înaltă eficiență cu ultrasunete Hielscher
Extractoarele cu ultrasunete Hielscher perturbă eficient celulele vegetale, măresc suprafața materialului vegetal pentru pătrunderea solvenților și transferul de masă pentru eliberarea de fitochimicale (metaboliți secundari). Proiectate în ceea ce privește ușurința în utilizare, extractoarele Hielscher sunt instalate rapid și pot fi operate în siguranță și intuitiv.
Îndeplinirea celor mai înalte standarde de calitate – Proiectat & Fabricat în Germania
Hardware-ul sofisticat și software-ul inteligent al ultrasonicators Hielscher sunt concepute pentru a garanta rezultate fiabile de extracție cu ultrasunete din materia primă botanică cu rezultate reproductibile și ușor de utilizat, funcționare sigură. Robustețea, fiabilitatea, funcționarea 24/7 sub sarcină maximă și funcționarea simplă din punctul de vedere al lucrătorului sunt factori de calitate suplimentari, care fac Hielscher ultrasonicators favorabil.
Hielscher Ultrasonics extractoare sunt utilizate în întreaga lume în extracția fitochimică de înaltă calitate. Dovedit pentru a produce compuși botanici de înaltă calitate, extractoare cu ultrasunete Hielscher nu sunt folosite doar de meșteșugari mai mici de extracte de specialitate și de tip boutique, dar mai ales în producția industrială de extracte disponibile pe scară largă comerciale, suplimente nutritive, și terapeutice. Datorită hardware-ului lor robust și software-ului inteligent, procesoarele cu ultrasunete Hielscher pot fi ușor operate și monitorizate.
Protocoale automate de date
Pentru a îndeplini standardele de producție a produselor alimentare, a suplimentelor nutritive și a produselor terapeutice, procesele de producție trebuie să fie detaliate, monitorizate și înregistrate. Hielscher Ultrasonics dispozitive digitale cu ultrasunete dispun de protocolare automată a datelor. Datorită acestei caracteristici inteligente, toți parametrii importanți ai procesului, ar fi energia ultrasonică (energia totală și netă), temperatura, presiunea și timpul sunt stocate automat pe un card SD încorporat imediat ce dispozitivul este pornit. Monitorizarea proceselor și înregistrarea datelor sunt importante pentru standardizarea continuă a proceselor și calitatea produselor. Prin accesarea datelor de proces înregistrate automat, puteți revizui rulările sonicare anterioare și puteți evalua rezultatul.
O altă caracteristică ușor de utilizat este controlul de la distanță al browserului sistemelor noastre digitale cu ultrasunete. Prin intermediul controlului de la distanță al browserului puteți porni, opri, regla și monitoriza procesorul cu ultrasunete de la distanță de oriunde.
Doriți să aflați mai multe despre avantajele extracției cu ultrasunete a apei din materiale vegetale? Contactați-ne acum pentru a discuta despre procesul de fabricație a extractului botanic! Personalul nostru cu experiență va fi bucuros să împărtășească mai multe informații despre extracția cu ultrasunete, sistemele noastre cu ultrasunete și prețuri!
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității aproximative de procesare a ultrasonicators noastre:
| Volumul lotului | Debitul | Dispozitive recomandate |
|---|---|---|
| 1 până la 500 ml | 10 până la 200 ml/min | UP100H |
| 10 până la 2000 ml | 20 până la 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 până la 20L | 00.2 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 | grup de UIP16000 |
Contactează-ne! / Întreabă-ne!
Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru aplicații de amestecare, dispersie, emulsionare și extracție pe laborator, pilot și scară industrială.
Informații tehnice despre extracția apei cu ultrasunete
Metodele convenționale de extracție, cum ar fi macerarea, infuzia, percolarea, decoctul, extracția prin reflux, distilarea cu abur, sublimarea și presarea sunt utilizate în mod obișnuit în extracția compușilor medicinali din plante. Dezavantajele acestor metode includ procesul consumator de timp, puritatea slabă și eficiența scăzută.
Parametrii de proces care influențează extracția cu ultrasunete
Extracția asistată cu ultrasunete 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 cu ultrasunete (cum ar fi amplitudinea, timpul, temperatura, presiunea), ceea ce permite reglarea optimă a procesului cu ultrasunete la compusul țintă. Fiecare material vegetal are parametri ideali de extracție, sub care se obține cel mai bun randament, calitate și rată de extracție. Procesul de extracție cu ultrasunete permite adaptarea perfectă a acestor condiții optime de extracție.
Amplitudine ultrasonică
Amplitudinea este deplasarea vibrațională a sondei cu ultrasunete (sonotrod). Cu cât amplitudinea este mai mare, cu atât vibrația și cavitația din lichidul sonicat sunt mai intense. Hielscher Ultrasonics este specializat în ultrasunete de tip sondă de înaltă performanță, care pot furniza amplitudini reglabile cu precizie. Sondele personalizate, care pot furniza până la 200 μm în funcționare continuă 24/7, sunt ușor disponibile de la raft. Pentru amplitudini și mai mari, pot fi fabricate cu ușurință și sonotrode cu ultrasunete personalizate.
Amplitudinea este una – dacă nu cel mai unic – Parametru important pentru extracția eficientă a plantelor. Amplitudinile mari creează forțele necesare pentru a rupe pereții celulari și pentru a elibera materialul intracelular. Astfel, ultrasunetele de înaltă performanță devin atât de eficiente în extracția botanică.
Timp / Durata tratamentului cu ultrasunete
Extracția asistată de ultrasunete este de obicei mult mai scurtă decât metodele tradiționale, deoarece sonicarea eliberează compușii botanici la rate de extracție semnificativ mai mari. Ultrasonicarea permite proceduri de extracție mai scurte, ceea ce păstrează compușii extrași împotriva procesării excesive. Prelucrarea mai scurtă datorită ultrasunetelor înseamnă un randament mai mare și o calitate mai bună a extractului.
Tratament cu ultrasunete pulsate
Pulsația cu ultrasunete este un mod de tratament, în care tratamentul cu ultrasunete este întrerupt prin cicluri de pauză definite (de exemplu, ciclu de lucru 50%: 30 sec. ON, 30 sec. OFF; ciclu de funcționare 100%: sonicare continuă fără pauze) Ciclul de lucru al ultrasunetelor (cunoscut și sub numele de modul de impuls sau cicluri de pulsații cu ultrasunete) se referă la procentul de timp în care ultrasunetele sunt cuplate în mediu (durata impulsului) pe o perioadă de impuls. 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 exemplu, 30 de secunde) la o stare neperturbată, ceea ce este bun pentru disiparea căldurii pentru a menține o temperatură țintă de procesare. Ciclul de lucru al sonicării este un ciclu de lucru mai puțin important pentru eficiența extracției, dar este utilizat pentru a menține o anumită temperatură a procesului.
Presiune hidrostatică
Presiunea este un alt parametru foarte important pentru procesele cu ultrasunete. Aplicarea presiunii hidrostatice asupra mediului sonicat afectează intensitatea cavitației. În condiții de presiune ridicată, intensitatea cavitației cu ultrasunete (acustică) este crescută. Hielscher Ultrasonics oferă diferite tipuri de reactoare cu ultrasunete și celule de flux, care pot fi presurizate pentru rezultate de sonicare intensificate.
Temperatura de extracție
Ca orice tratament mecanic, ultrasunetele provoacă o creștere a temperaturii, care este în conformitate cu a 2-a lege a termodinamicii. Cu toate acestea, ultrasunetele sunt o tehnică de tratament non-termic, deoarece tratamentele asistate de ultrasunete se bazează pe forțe pur mecanice (numite și forțe sonomecanice). Temperatura de extracție în timpul extracției cu ultrasunete poate fi controlată și menținută eficient într-un anumit interval de temperatură selectat. Toate procesoarele digitale cu ultrasunete Hielscher sunt echipate cu un senzor de temperatură conectabil și un software inteligent, unde poate fi setat un anumit interval de temperatură pentru proces. Ori de câte ori acest interval de temperatură este depășit, ultrasonicatorul se oprește până când temperatura este din nou în intervalul selectat și continuă automat procedura de sonicare. Această caracteristică inteligentă a ultrasonicatoarelor Hielscher permite un proces de sonicare controlabil cu precizie și rezultate ideale.
Deoarece temperatura de extracție poate fi diferită de orice compuș botanic și plantă, temperatura este un factor important, care nu trebuie neglijat în timpul optimizării procesului cu ultrasunete. De exemplu, 80°C s-a dovedit a fi ideal pentru a obține randamentul 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 cu ultrasunete
Diferiți compuși botanici au polarități diferite, care le afectează solubilitatea în diverși solvenți. De exemplu, saponinele și polizaharidele sunt mai polare și, prin urmare, prezintă o bună solubilitate în apă, deoarece apa este foarte 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 un solvent mai puțin polar, cum ar fi etanolul. Astfel, alegerea solventului trebuie făcută în funcție de solubilitatea compușilor vizați pentru a obține o eficiență ridicată de extracție. De exemplu, apa este un solvent bun pentru extragerea compușilor polari, cum ar fi psilocibina din ciuperci, precum și a oligozaharidelor, glicozidelor și flavonoidelor; în timp ce un amestec de etanol-apă cu o concentrație de etanol de 60% (v/v) este potrivit pentru extracția asistată cu ultrasunete a compușilor, de exemplu, apigenină, baicalină și luteolină.
Citiți mai multe despre solvenți, polaritatea solventului și cei mai potriviți solvenți pentru extracția cu ultrasunete!
Apa ca solvent de extracție
Apa este cel mai polar solvent și este potrivită pentru extracția unei game largi de compuși polari. Avantajele sale majore includ capacitatea de a dizolva o gamă largă de substanțe. În plus, este ieftin, non-toxic, sigur și neinflamabil. Dezavantajele sale includ selectivitatea puternică pentru compușii polari datorită polarității sale ridicate. Datorită punctului său ridicat de fierbere de 100°C, concentrația extractului (de exemplu, prin distilare sau evaporare prin rotor) necesită o cantitate mare de energie. În plus, apa este predispusă la creșterea bacteriilor și mucegaiului.
Frecvență ultrasonică
Frecvența ultrasonică în jur de 20 kHz a fost stabilită ca fiind cea mai puternică și eficientă pentru extracția botanică. are impact asupra eficienței extracției asistate de ultrasunete în extracția compușilor medicinali din plante. În general, frecvența ultrasonică scăzută (adică la aproximativ 20 kHz) 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 foarte mult în structura și rigiditatea celulelor lor. În funcție de compoziția peretelui celular, care poate conține celuloză, hemiceluloze, lignină, polizaharide pectice, proteine, compuși fenolici și necelulozici și apă, pereții celulari pot fi fie robusti, fie moi. Diferite tipuri și părți de plante conțin diferite tipuri și cantități din aceste componente ale peretelui celular. De aceea, fiecare tip de instalație necesită parametri specifici de prelucrare pentru rezultate optime de extracție.
Deoarece intensitatea poate fi reglată cu precizie, extractoarele cu ultrasunete Hielscher pot rupe în mod fiabil pereții celulari moi și duri. Pereții celulari moi pot necesita ultrasunete mai puțin intense, în timp ce structurile celulare robuste beneficiază de un tratament mai intens.
Materia primă pentru extracția botanică poate fi proaspăt recoltată (umedă) sau uscată. Extracția cu ultrasunete este potrivită atât pentru plantele proaspete/umede, cât și pentru cele uscate. Dimensiunea particulelor solide ale plantei este un alt factor important: o suprafață mare (adică dimensiunea mică a particulelor) este benefică, deoarece oferă o zonă mare de contact pentru forfecările cavitaționale cu ultrasunete, rezultând o eficiență mai mare. Prin urmare, materialul vegetal este macerat sau măcinat în bucăți mici (aproximativ 3-5 mm).
De ce este extracția cu ultrasunete cea mai bună metodă?
Eficiență
- randamente mai mari
- Proces rapid de extracție – în câteva minute
- Extracte de înaltă calitate – extracție ușoară, non-termică
- Solvenți verzi (apă, etanol, glicerină, uleiuri vegetale, NADES etc.)
Simplitate
- Plug-and-play – Configurați și operați în câteva minute
- Randament ridicat - Pentru producția de extracte la scară largă
- Funcționare în linie continuă sau în serie
- Instalare și pornire simplă
- Portabile / Mobile – Unități portabile sau construite pe roți
- Scalare liniară în sus – adăugați un alt sistem cu ultrasunete în paralel pentru a crește capacitatea
- Monitorizare și control de la distanță – prin PC, telefon inteligent sau tabletă
- Nu este necesară supravegherea procesului - Configurare și rulare
- Performanță ridicată – proiectat pentru producție continuă 24/7
- Robustețe și întreținere redusă
- de înaltă calitate – proiectat și construit în Germania
- Încărcare și descărcare rapidă între loturi
- Ușor de curățat
Siguranță
- Simplu și sigur de rulat
- Extracție fără solvenți sau pe bază de solvenți (apă, etanol, uleiuri vegetale, glicerină etc.)
- Fără presiuni și temperaturi ridicate
- Sunt disponibile sisteme anti-explozie certificate ATEX
- Ușor de controlat (și prin telecomandă)
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.
- algă
- antocianine
- Artemisinin
- Astragalus
- Baggibuti
- pepene amar
- canabis
- ardei iute
- scorțișoară
- Coji de citrice
- cacao
- cafea
- Cucurmin
- rățușcă
- soc
- usturoi
- ghimbir
- ceai verde
- hamei
- Kratom
- plante medicinale
- Silimarină din ciulin de lapte
- fructul călugărului
- Ciuperci
- frunze de măsline
- Rodie
- Quercetin
- Quillaja
- șofran
- Stevia
- tutun
- vanilie
- Banisteriopsis caapi
și multe altele!
Tabel: Presiunea vaporilor apei
| temperatură în °C |
Presiunea vaporilor în mmHg (Torr) |
Presiunea vaporilor în Hectopascal 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 | 11659,16 | 15544,27 |
| 225 | 19123,12 | 25495,40 |
| 250 | 29817,84 | 39753,85 |
| 275 | 44580,84 | 59436,23 |
| 300 | 64432,8 | 85903,3 |
| 325 | 90447,6 | 120587 |
| 350 | 124001,6 | 165321,9 |
| 360 | 139893,2 | 186508,9 |
| 365 | 148519,2 | 198009,3 |
| 366 | 150320,4 | 200410,7 |
| 367 | 152129,2 | 202822,3 |
| 368 | 153960,8 | 205264,2 |
| 369 | 155815,2 | 207736,5 |
| 370 | 157692,4 | 210239,2 |
| 371 | 159584,8 | 212762,2 |
| 372 | 161507,6 | 215325,8 |
| 373 | 163468,4 | 217939,9 |
| 373,946 | 165452,0 | 220584,5 |
Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță de la Laborator spre dimensiunea industrială.