Strategii pentru randamente mai mari în extracția botanică
Pentru a produce extracte de calitate premium din materii vegetale cu eficiență ridicată, adică randamente ridicate de extracte de calitate premium într-un timp scurt de extracție, este necesară o tehnică de extracție de înaltă performanță. Extracția cu ultrasunete este o tehnică de intensificare a proceselor, care permite utilizarea unei game largi de materii prime și produce randamente ridicate de extracte superioare într-un mod rapid și eficient din punctul de vedere al costurilor.
Extracte botanice premium cu ultrasunete de putere
Atunci când se extrage un anumit compus bioactiv sau o fracțiune bioactivă dintr-o materie vegetală, diverși factori influențează procesul de extracție. Pe lângă tehnologia de extracție (de exemplu, extracția cu ultrasunete), polaritatea solventului, materia primă și pretratarea acesteia, raportul solid / lichid (adică raportul materie vegetală / solvent), timpul de extracție și temperatura sunt factori importanți ai procesului, care trebuie luați în considerare cu atenție. Extracția asistată de ultrasunete (UAE) permite condiții ideale de procesare, caracterizate simultan prin blândețe și eficiență ridicată. Libera alegere a solvenților blânzi sau a extracției cu apă rece, temperaturile scăzute și timpii scurți de procesare fac din extracția cu ultrasunete tehnica de extracție superioară, care previne degradarea termică sau chimică a moleculelor bioactive. În plus, UAE poate elibera întreaga cantitate disponibilă de molecule bioactive din materia primă vegetală. Acesta este motivul pentru care ultrasonicarea este cea mai utilizată tehnologie de extracție pentru producerea extractelor de înaltă potență.
Extracție botanică cu UP400St (400W, 24kHz)
Ce face extracția cu ultrasunete superioară?
Extracția asistată de ultrasunete (UAE) este o tehnică de extracție extrem de eficientă, bazată pe forțe pur mecanice. Cavitația ultrasonică sau acustică se caracterizează prin forțe de forfecare intense, precum și prin diferențe ridicate de temperatură și presiune care apar local. Aceste forțe cavitaționale extrem de intense provoacă așa-numita sonoporare, adică generarea de pori noi și lărgirea porilor existenți în membrana celulară, precum și dezintegrarea structurilor celulare vegetale. Fluxul de solvent spre interiorul și dinspre interiorul celulei, intensificat cu ultrasunete, contribuie la eliberarea rapidă și completă a substanțelor botanice. Folosind exclusiv forțe mecanice, UAE nu modifică moleculele botanice prin substanțe chimice sau prin tratament termic intens și previne astfel modificările chimice sau induse de căldură ale substanțelor bioactive din materiile vegetale. Ca rezultat, extracția cu ultrasunete produce extracte de înaltă calitate, cu spectru complet, care oferă efectele complete ale substanțelor botanice combinate, fenomen cunoscut drept așa-numitul efect de anturaj.
Extracția cu ultrasunete: tehnică blândă, non-termică, dar extrem de eficientă, pentru randamente ridicate de extracte de calitate premium.
Comparația extracției cu ultrasunete cu alte tehnici
Extracția cu ultrasunete este o tehnică larg utilizată pentru eliberarea și izolarea din materiale vegetale a compușilor bioactivi, precum antioxidanți, polifenoli, polizaharide, proteine, lipide, canabinoizi și alte fitochimicale. Sonicarea este metoda preferată datorită numeroaselor avantaje, cum ar fi randamente de extracție ridicate / complete, procesare rapidă, non-termică, compatibilitate cu aproape orice solvenți (de ex. apă, etanol, metanol, izopropanol, uleiuri vegetale, glicerină etc.), operare simplă și sigură, întreținere redusă, printre multe altele.
Tabelul de mai jos compară extracția cu ultrasunete cu alte metode convenționale de extracție, subliniind avantajele UAE.
Extractoarele cu ultrasunete de la Hielscher excelează prin eficiență, fiabilitate și ușurință în utilizare
| Extracție cu ultrasunete | Macerare | Extracție cu CO2 | Soxhlet | Percolare | |
|---|---|---|---|---|---|
| Solvent | compatibilă cu aproape orice solvent | apă, solvenți apoși și neapoși | CO2 | apă, solvenți apoși și neapoși | solvenți organici |
| Temperatură | extracție non-termică, control precis al temperaturii |
ambiantă | cu aplicare de căldură | temperatură ambiantă, ocazional se aplică încălzire |
peste temperatura critică de 31°C |
| Presiune | ambele posibile: presiune atmosferică sau ridicată |
atmosferică | atmosferică | atmosferică | presiuni foarte ridicate (peste presiunea critică de 74 bar) |
| Timp de procesare | rapid | foarte lent | lent | foarte lent | moderat |
| Cantitate de solvent | redusă, încărcare mare cu materie vegetală solidă în solvent, în special când se utilizează o configurație cu celulă de flux |
mare | moderată | mare | cantități mari de solvent supercritic CO2 |
| Polaritatea extractului natural | dependentă de solvent; pentru extracția compușilor nepolari și polari se recomandă o extracție în două etape cu doi solvenți |
dependentă de solvent | dependentă de solvent | dependentă de solvent | dependentă de presiune (la presiuni mai mari, mai polară) |
| Flexibilitate / Scalabilitate | pentru extracție în șarjă și în linie, scalabilitate liniară |
doar extracție în șarjă, scalabilitate limitată |
doar extracție în șarjă, scalabilitate limitată |
doar extracție în șarjă, scalabilitate limitată |
doar extracție în șarjă, scalabilitate liniară limitată, costuri foarte ridicate |
De ce este extracția cu ultrasunete atât de eficientă?
Mecanismul prin care ultrasunetele de putere intensifică extracția este atribuit în principal fenomenului de cavitație acustică. Cavitația ultrasonică provoacă coliziuni între particulele biomasei vegetale, ceea ce duce la fracționare interparticulară și la reducerea dimensiunii particulelor. Când bulele de cavitație implodează pe suprafața solidelor vegetale, eroziunea și sonoporarea măresc și mai mult suprafața particulelor. Transferul de masă astfel intensificat facilitează eliberarea de molecule precum proteine, lipide, zaharuri, vitamine, antioxidanți, fitochimicale și fibre alimentare. Forțele de forfecare generate cu ultrasunete îmbunătățesc pătrunderea solventului în matricea celulară a materiei vegetale și, respectiv, permeabilitatea membranelor celulare. Aceste mecanisme ale ultrasunetelor de putere sunt responsabile pentru intensificarea semnificativă a procesului, obținută atunci când ultrasonicarea este aplicată pentru extracția botanică.
- randamente ridicate
- extracte de calitate premium
- proces rapid, extrem de eficient
- costuri de operare reduse
- rezultate reproductibile
- scalabilitate liniară
- operare simplă & sigură
- robustețe
Obțineți informații tehnice despre extractoarele cu ultrasunete Hielscher și avantajele lor!
Hielscher Ultrasonics proiectează, fabrică și distribuie extractoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru procesare în șarjă și continuă la orice scară de producție. Pe lângă cele mai înalte standarde tehnice, robustețea remarcabilă și funcționarea 24/7/365 pentru o operare extrem de eficientă, ultrasonicatoarele Hielscher sunt ușor și fiabil de operat. Eficiența ridicată, software-ul inteligent, meniul intuitiv, protocolarea automată a datelor și controlul de la distanță prin browser sunt doar câteva dintre caracteristicile care diferențiază extractoarele Hielscher de alte echipamente de extracție.
Avantajele extractoarelor cu ultrasunete Hielscher
Eficiență
- Randamente mai mari
- Proces de extracție rapid – în câteva minute
- Extracte de înaltă calitate – extracție blândă, non-termică
- Solvenți ecologici (apă, etanol, glicerină, uleiuri vegetale etc.)
Simplitate
- Plug ‘n’ play – instalare și instruire în câteva ore
- Capacitate mare de procesare – pentru producția de extracte la scară mare
- Operare în șarjă sau continuă în linie
- Instalare simplă – suportă multiple tensiuni și necesită conectarea a doar patru furtunuri
- Deplasabil
- Scalare liniară – adăugați încă un sistem cu ultrasunete în paralel pentru a crește capacitatea
- Monitorizare și control de la distanță – prin PC, smartphone sau tabletă
- Nu necesită supravegherea procesului – configurați și porniți
- Înaltă performanță – proiectat pentru producție continuă 24/7
- Robustețe și întreținere redusă
- Calitate înaltă – proiectat și fabricat în Germania
- Încărcare și descărcare rapidă între șarje
- Ușor de curățat
Siguranță
- Simplu și sigur de operat
- Extracție fără solvent sau pe bază de solvent (apă, etanol, uleiuri vegetale, glicerină etc.)
- Fără presiuni și temperaturi ridicate
- Sisteme antiexplozie certificate ATEX disponibile
- Ușor de controlat (inclusiv prin control de la distanță)
Solvenți pentru extracția cu ultrasunete
Alegeți solventul ideal pentru procesul dumneavoastră de extracție: apa, amestecul apă-alcool, alcoolul izopropilic, hexanul, etanolul, metanolul, butanul, uleiurile vegetale, glicerina,
solvenții netoxici, precum și orice alți solvenți standard sunt compatibili cu extracția cu ultrasunete.
Extracția cu ultrasunete în apă rece: Deși apa este, din punct de vedere tehnic, un solvent, așa-numitul solvent universal, o extracție pe bază de apă este în general considerată o extracție fără solvent. O extracție cu ultrasunete fără solvent nu necesită substanțe străine. Suspensia de apă și material vegetal este sonicată pentru a rupe pereții celulari ai plantei, astfel încât moleculele bioactive să fie eliberate în apă (solvent). Sonicarea este o metodă pur mecanică, care nu modifică chimic materia primă și extractul. Prin urmare, extracția cu ultrasunete este tehnica preferată pentru producerea de extracte botanice de înaltă calitate.
Ultrasonicator cu sondă UIP1000hdT cu agitator pentru producerea de extracte botanice precum canabinoizii (de ex. CBD, THC, CBG)
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație privind capacitatea aproximativă de procesare a extractoarelor noastre cu ultrasunete (procesare în șarjă și în flux continuu):
| Volum șarjă | 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!
Instalație industrială a extractorului cu ultrasunete UIP4000hdT pentru producerea de extracte botanice.
Hielscher Ultrasonics fabrică și furnizează extractoare cu ultrasunete de înaltă performanță la scară de laborator, pilot și industrială.
Literatură / Referințe
- 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.
- Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extraction and characterization of proteins from banana (Musa Sapientum L) flower and evaluation of antimicrobial activities. J Food Sci Technol (February 2018) 55(2):658–666.
- Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
- V. Lobo, A. Patil,A. Phatak, N. Chandra (2010): Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacognosy Reviews 2010 Jul-Dec; 4(8): 118–126.
Hielscher Ultrasonics fabrică omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță, de la laborator până la dimensiuni industriale.