Extracția tutunului cu ultrasunete
Extracția convențională a tutunului este un proces lent, de durată, care implică utilizarea unor solvenți toxici la temperaturi ridicate, ceea ce face procesul periculos. Extracția asistată de ultrasunete a alcaloizilor din tutun poate fi realizată cu apă sau cu solvenți blânzi, într-un proces rapid de câteva minute. Alcaloizii extrași cu ultrasunete din tutun, precum nicotina, sunt eliberați printr-o procedură rapidă și foarte eficientă, care oferă randamente ridicate ale unui extract cu spectru complet (care conține nicotină, nornicotină, acid clorogenic, acid 5-cafeoilchinic, rutină, acid cafeic și scopoletină, solanesol etc.).
Extracția tutunului cu ultrasunete
Extracția asistată de ultrasunete este o metodă de extracție rapidă, eficace și convenabilă, care se bazează pe aplicarea ultrasunetelor de putere. Undele ultrasonice intense generează micromișcări rapide și cavitație acustică în sistemele solid-lichid (de ex. material vegetal în solvent, de ex. frunze de tutun în etanol), ceea ce duce la un transfer de masă crescut, precum și la un proces de extracție accelerat. În comparație cu alte tehnici avansate de extracție, precum extracția cu fluide supercritice și extracția cu perechi de ioni, extracția asistată de ultrasunete este semnificativ mai economică, mai ecologică, mai sigură și mai ușor de utilizat. Prin urmare, extracția cu ultrasunete este tehnica de extracție preferată pentru eliberarea compușilor bioactivi din materiale botanice.
Extracția cu ultrasunete are ca rezultat un extract cu spectru larg, care conține nicotină, alcaloidul principal, cu 94–98% din conținutul total de alcaloizi din tutun, precum și alcaloizii nornicotină, anabasină, anatabină, cotinină și miosmină.
Citiți mai multe despre extracția alcaloizilor din material vegetal cu ajutorul unui ultrasonicator cu sondă!
Sonicatorul UP400St (400 wați) pentru extracția alcaloizilor precum nicotina, nornicotina, acidul clorogenic etc. din frunze de tutun.
Extracte de tutun cu spectru complet prin sonicare
Alcaloizii precum nicotina și nornicotina, acidul clorogenic, compușii fenolici, solanesolul și alți compuși bioactivi pot fi izolați rapid, eficient și sigur prin extracție cu ultrasunete. Extracția convențională a tutunului implică utilizarea unor solvenți toxici, precum heptanul, la temperaturi ridicate, ceea ce transformă procesul de extracție într-o procedură periculoasă. Întregul proces de extracție convențional durează aprox. 24h și este, prin urmare, foarte consumator de timp.
Extracția cu ultrasunete poate fi realizată ca extracție cu apă rece sau cu solvenți blânzi, precum etanolul sau un amestec etanol-apă, la temperatura camerei sau la temperaturi ușor ridicate. Sonicarea durează câteva minute, ceea ce face din extracție o procedură rapidă. În plus, utilizând apă sau solvenți blânzi, procesul este complet sigur și convenabil.
Extractele cu spectru complet produse cu ultrasunete conțin alcaloidul principal nicotina, precum și alcaloizii secundari sau minori, precum anabasina sau 3-(2-piperidinyl)pyridine, anatabina sau 3-(2-1,2,3,6-tetrahydropyridyl)pyridine, cotinina sau 1-methyl-5-(3-pyridyl)-2-pyrrolidinone), 2,3’-dipiridilul sau izonicoteina, N-formilnornicotina sau 2-(3-pyridyl)pyrrolidinecarbaldehyde, miosmina sau 3-(1-pyrrolin-2-yl)pyridine, nornicotina sau 3-(pyrrolidin-2-yl)pyridine și beta-nicotirina sau 3-(1-methylpyrrol-2-yl)pyridine.
Conținutul acestor alcaloizi variază în funcție de specia de tutun și de produsele din tutun. În timp ce nicotina este alcaloidul principal, cu 94–98% din conținutul total de alcaloizi, nornicotina și anatabina sunt cei doi alcaloizi secundari cei mai abundenți, fiecare reprezentând aprox. 2% până la 6% din conținutul total de alcaloizi al tutunului.
- Randament mai mare
- Calitate ridicată
- Extracție rapidă
- Proces blând, non-termic
- Apă sau solvent
- Operare simplă și sigură
Alegeți dintr-o gamă largă de solvenți
Utilizând extracția cu ultrasunete, puteți alege dintre diverși solvenți, inclusiv apă, alcool, etanol, metanol, amestecuri etanol-apă sau solvenți puternici, precum heptanul sau hexanul. Toți solvenții menționați anterior au fost deja testați cu succes și s-au dovedit eficienți pentru izolarea compușilor bioactivi, precum alcaloizii, terpenoidele, compușii fenolici și solanesolul, din materialele vegetale de tutun. Sonicarea poate fi utilizată în extracția cu apă rece fără solvenți (de ex. pentru a prepara extracte organice) sau poate fi combinată cu un solvent la alegerea dumneavoastră.
Aflați mai multe despre solvenții pentru extracția cu ultrasunete din materiale botanice!
Aflați mai multe despre extracția cu hexan intensificată cu ultrasunete!
Extracția nicotinei din frunze de tutun cu ultrasunete, utilizând sonicatorul UP200Ht
Extractoare cu ultrasunete de înaltă performanță
Echipamentele cu ultrasunete Hielscher sunt un instrument de extracție utilizat în mod obișnuit pentru izolarea compușilor bioactivi din materiale botanice. Furnizând extractoare cu ultrasunete pentru toate scările de proces, Hielscher vă poate recomanda sistemul cu ultrasunete cel mai potrivit pentru nevoile dumneavoastră. Începând cu sistemele de laborator compacte, dar puternice, pentru analize și teste de fezabilitate, Hielscher oferă întreaga gamă, de la ultrasonicatoare de laborator și pentru instalații pilot până la reactoare complet industriale cu ultrasunete. Oferind întreaga gamă de procesoare cu ultrasunete, Hielscher are configurația ideală pentru procesul dumneavoastră de extracție. În funcție de volumul și obiectivul procesului dumneavoastră, extracția cu ultrasunete poate fi realizată în regim discontinuu (batch) sau în flux continuu. Numeroase accesorii, precum sonotrode, amplificatoare de tip booster, celule de flux și reactoare, permit echiparea procesorului cu ultrasunete astfel încât să îndeplinească în mod ideal obiectivele procesului.
Procesoarele cu ultrasunete Hielscher pot fi controlate cu precizie, iar datele de proces sunt înregistrate automat pe cardul SD integrat al sistemelor noastre digitale cu ultrasunete. Controlul fiabil asupra parametrilor de proces asigură o calitate constant ridicată a produsului. Înregistrarea automată a datelor parametrilor de proces permite o standardizare ușoară a procesului și respectarea Bunelor Practici de Fabricație (GMP).
Robustețea echipamentelor cu ultrasunete Hielscher permite funcționarea 24/7 în regim intens și în medii solicitante. Operarea ușoară și sigură, precum și întreținerea redusă fac din sistemele cu ultrasunete Hielscher un „cal de povară” fiabil în producția dumneavoastră.
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității aproximative de procesare a ultrasonicatoarelor noastre:
| Volumul lotului | 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 | UIP4000 |
| n.a. | 10 până la 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | mai mare | cluster de UIP16000 |
Contactați-ne acum pentru informații suplimentare! Personalul nostru bine pregătit va discuta cu plăcere cu dumneavoastră despre procesul dumneavoastră de extracție!
Contactați-ne! / Întrebați-ne!
UIP2000hdT, un ultrasonicator puternic de înaltă performanță de 2kW
Literatură/Referințe
- Esclapez, M.D.; García-Pérez, J.V.; Mulet, A.; Cárcel, J.A. (2011): Ultrasound-Assisted Extraction of Natural Products. Food Engineering Reviews, Volume 3, 2011. 108–120.
- Vinatoru, M. (2001): An overview of the ultrasonically assisted extraction of bioactive principles from herbs. Ultrasonics Sonochemistry 8(3):303-13.
- Chen, P.X.; Qian, N.; Burton, H.R.; Moldoveanu, S.C. (2005): Analysis of Minor Alkaloids in Tobacco: A Collaborative Study. Contributions to Tobacco Research, Vol. 21, No.7, 2005.
- Yuegang Zuo, Liliang Zhang, Jingping Wu, Johnathan W. Fritz, Suzanne Medeiros, Christopher Rego (2004): Ultrasonic extraction and capillary gas chromatography determination of nicotine in pharmaceutical formulations. Analytica Chimica Acta, Volume 526, Issue 1, 2004. 35-39.
Informații utile
De ce este extracția cu ultrasunete atât de eficientă?
Ultrasonically-assisted extraction (UAE) se bazează pe cuplarea unor unde ultrasonice de intensitate foarte mare (unde acustice) într-un lichid sau într-o suspensie. Undele acustice creează cicluri alternante de presiune înaltă / presiune scăzută, care duc la fenomenul de cavitație acustică. Fenomenul de cavitație ultrasonică sau acustică se caracterizează prin condiții extreme, limitate local, de presiuni, temperaturi și forțe de forfecare foarte ridicate. În apropierea bulelor de cavitație care implodează pot fi măsurate temperaturi de până la 5000K, presiuni de 1000 de atmosfere, viteze de încălzire-răcire de peste 1010 K/s și jeturi de lichid cu viteze de până la 280m/s, care se manifestă ca forțe de forfecare și turbulențe foarte ridicate în zona de cavitație. Combinația acestor factori (presiune, căldură, forfecare și turbulență) dezintegrează celulele (liză) și intensifică transferul de masă în timpul procesului de extracție. Astfel, este favorizată extracția lichid-solid a fitoconstituenților din celulele vegetale. Tehnica de extracție cu ultrasunete este aplicată pe scară largă pentru extracția reușită și eficientă a flavonoidelor, polizaharidelor, alcaloizilor, fitosterolilor, polifenolilor și pigmenților din plante.
Extracția cu ultrasunete din celulele vegetale: secțiunea transversală microscopică (TS) arată mecanismul de acțiune în timpul extracției cu ultrasunete din celule (mărire 2000x) [sursă: Vilkhu et al. 2011]
Tutun
Diverse plante din genul Nicotiana și din familia Solanaceae (solanacee) sunt cunoscute ca plante de tutun. Pe lângă faptul că este termenul utilizat în mod obișnuit pentru plantă, tutunul desemnează și produsele preparate din frunzele tratate ale plantei de tutun. Deși Nicotiana tabacum este principala cultură utilizată pentru producția de tutun și nicotină, există peste 70 de specii de plante de tutun. N. tabacum este specia dominantă utilizată pentru produsele din tutun; totuși, varianta mai puternică N. rustica se găsește în întreaga lume și este utilizată pentru producția de pesticide. Comparând conținutul de nicotină, frunzele de N. rustica au un conținut de nicotină care poate ajunge la 9%, în timp ce frunzele de N. tabacum conțin aproximativ 1 până la 3%.
Tutunul conține alcaloidul stimulant nicotina, precum și alcaloizi harmala. Frunzele de tutun uscate și tratate sunt utilizate în principal pentru fumat în țigarete, trabucuri, pipe, narghilele, precum și în țigări electronice, trabucuri electronice, pipe electronice și vaporizatoare. Alternativ, pot fi consumate sub formă de tutun de prizat, tutun de mestecat, tutun de dipping și snus.
Familia plantelor de tutun cuprinde diverse (sub)specii, care prezintă profiluri diferite de alcaloizi și de aromă.
Tutunul oriental (Nicotiana tabacum L.) este o specie de tutun cultivată în principal în Turcia, Grecia și zonele învecinate, care este utilizată pentru producția comercială de țigarete, trabucuri și tutun de mestecat. Are o aromă caracteristică puternică, un conținut relativ scăzut de nicotină și un conținut ridicat de zaharuri reducătoare, acizi și ulei aromatic volatil, ceea ce conferă produselor din tutun o aromă intensă.
Sunt cunoscute 67 de specii naturale de tutun. Mai jos sunt enumerate cele mai comune specii:
- Nicotiana acuminata (Graham) Hook. – tutun cu multe flori
- Nicotiana africana Merxm.
- Nicotiana alata Link & Otto – tutun înaripat, tutun de iasomie, tanbaku (persană)
- Nicotiana attenuata Torrey ex S. Watson – tutunul coiotului
- Nicotiana benthamiana Domin
- Nicotiana clevelandii A. Gray
- Nicotiana glauca Graham – tutun arborescent, tutun arborescent brazilian, tutun arbustiv, arborele de muștar
- Nicotiana glutinosa L.
- Nicotiana langsdorffii Weinm.
- Nicotiana longiflora Cav.
- Nicotiana occidentalis H.-M. Wheeler
- Nicotiana obtusifolia M. Martens & Galeotti – tutun de deșert, punche, „tabaquillo”
- Nicotiana otophora Griseb.
- Nicotiana plumbaginifolia Viv.
- Nicotiana quadrivalvis Pursh
- Nicotiana rustica L. – tutun aztec, mapacho
- Nicotiana suaveolens Lehm. – tutun australian
- Nicotiana sylvestris Speg. & Comes – tutun sud-american, tutun de pădure
- Nicotiana tabacum L. – tutun comercial cultivat pentru producția de țigarete, trabucuri, tutun de mestecat etc.
- Nicotiana tomentosiformis Goodsp.
Cele trei specii de mai jos sunt hibrizi creați de om:
- Nicotiana × didepta N. debneyi × N. tabacum
- Nicotiana × digluta N. glutinosa × N. tabacum
- Nicotiana × sanderae Hort. ex Wats. N. alata × N. forgetiana
Tipuri de tutun
Procesul de tratare și învechirea ulterioară a frunzelor de tutun induc o oxidare și o degradare lentă a carotenoidelor prezente în frunza de tutun. Datorită oxidării, anumiți compuși din frunzele de tutun sunt sintetizați, ceea ce duce la arome dulci de fân, de ceai, de ulei de trandafir sau la arome fructate, care contribuie la „finețea” fumului. Amidonul este transformat în zaharuri, care ulterior glichează proteinele și sunt oxidate în produși finali de glicare avansată (AGEs). Acesta este un proces de caramelizare care conferă, de asemenea, aroma fumului.
Metoda de preparare și de tratare a tutunului influențează caracteristicile finale ale aromei sale. Tratarea poate fi realizată la aer, la foc, cu aer cald (flue-curing) și la soare. De exemplu, tutunul tratat cu aer cald (de ex. din Franța) conține doar niveluri scăzute de alcaloizi, în timp ce tutunul Burley tratat la aer (de ex. provenit din Guatemala) este cunoscut pentru conținutul său ridicat de alcaloizi.

