Ultrasonicarea depășește prin viteză alte metode de extracție

Procedura rapidă a extracției cu ultrasunete și economiile de timp rezultate din aceasta în producția de extracte reprezintă unul dintre numeroasele avantaje ale extracției cu ultrasunete a compușilor bioactivi din plante. Extracția cu ultrasunete a fost comparată științific cu tehnici alternative de extracție, precum extracția cu CO2 supercritic, macerarea, extracția cu reflux la cald, Soxhlet sau extracția cu microunde, iar rezultatele cercetărilor dovedesc avantajul semnificativ al ultrasonicării în ceea ce privește viteza și randamentul extracției.

Ultrasonicarea ca procedură rapidă de extracție

Extracția cu ultrasunete a compușilor bioactivi este binecunoscută pentru randamentele ridicate, extractele de înaltă calitate, timpul scurt de extracție, consumul redus de energie și capacitatea de a lucra cu solvenți foarte blânzi. Toți acești factori contribuie la eficiența globală extraordinară a extracției cu ultrasunete a constituenților bioactivi din materialele vegetale.
Mai jos găsiți o selecție de rapoarte de cercetare științifică în care extracția cu ultrasunete (denumită și extracție asistată de ultrasunete / UAE) a fost comparată cu alte tehnici de extracție, precum macerarea, Soxhlet, extracția cu reflux la cald, extracția supercritică cu CO₂, precum și extracția cu microunde.

Extracția cu ultrasunete depășește alte tehnici de extracție prin viteză ridicată (durată redusă), randamente mai mari și calitate superioară a extractului.

Ultrasonicatorul UP400St pentru extracția de mare viteză a produselor botanice în regim de șarjă

Aplicație de extracție	Timp de extracție cu ultrasunete	Timp cu metoda alternativă de extracție	Informații suplimentare	Sursă
Extracția antocianinelor din fructele de mirt	5 min	15 min microunde	ultrasonicator UP200S	Gonzalez et al., 2019
Extracția din frunze de boldo	5–30 min	15–90 min macerare	ultrasonicator UIP1000hdT „Putem observa că, între 5 și 30 min de sonicare, randamentul este echivalent cu randamentul macerării convenționale la 15 până la 90 min: UAE necesită o treime din timpul necesar în macerarea convențională pentru a extrage materialul solubil al frunzelor.”	Petigny et al., 2013
Extracția fenolilor totali și a flavonoidelor din salvie	11 min	30 min extracție convențională cu agitator cu baie de apă la 60ºC	extractoare cu ultrasunete UP100H, UP400S	Dent et al., 2015
Extracția polifenolilor din frunze de măslin	21 min	60min extracție convențională cu reflux la cald	ultrasonicator UP400S	Dobrinčić et al., 2020
Extracția compușilor fenolici bioactivi din frunze de Malva sylvestris	49 min 48°C la 110W	5 h extracție în pat agitat la 150 rpm	Ultrasonicator UP200S Analiza HPLC a arătat că concentrația compușilor fenolici bioactivi a crescut semnificativ (p≺0,05) în condițiile UAE optime.	Bimakr et al., 2017
Extracția lipidelor din semințe de pepene de iarnă (Benincasa hispida)	∼36 min	Extracție cu dioxid de carbon supercritic combinată cu tehnica de variație a presiunii (SCE-PST) (∼50 min), extracție supercritică cu CO₂ (∼97 min) și extracție Soxhlet convențională (∼360 min)	Comparația dintre dioxidul de carbon supercritic (sCO₂), extracția asistată de ultrasunete (UAE), extracția cu dioxid de carbon supercritic combinată cu tehnica de variație a presiunii (SCE-PST) și extracția Soxhlet arată că UAE este tehnica de extracție cea mai eficientă și mai rapidă.	Bimakr et al. (2015)

Extracția cu ultrasunete este semnificativ mai eficientă și mai rapidă decât tehnicile alternative de extracție, precum extracția cu dioxid de carbon supercritic (SCO2) și extracția Soxhlet.

Comparația dintre dioxidul de carbon supercritic (sCO₂), extracția asistată de ultrasunete (UAE), extracția cu dioxid de carbon supercritic combinată cu tehnica de variație a presiunii (SCE-PST) și extracția Soxhlet arată că UAE este tehnica de extracție cea mai eficientă și mai rapidă.

Avantajele extracției botanice cu ultrasunete

Eficiență ridicată a extracției
Randamente superioare de extracție
Proces rapid
Temperaturi scăzute
Adecvată pentru extracția compușilor termolabili
Compatibilă cu orice solvent
Consum redus de energie
Tehnică de extracție ecologică
Operare ușoară și sigură
Costuri reduse de investiție și de operare
Funcționare 24/7 în regim de solicitare intensă

Extractoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru izolarea rapidă a compușilor

Echipamentele cu ultrasunete de ultimă generație de la Hielscher permit extracția rapidă a biomoleculelor de înaltă calitate din plante. Controlul complet asupra parametrilor de proces, precum amplitudinea, temperatura, presiunea și aportul de energie, permite cele mai eficiente și mai blânde condiții de extracție, producând extracte nedeteriorate, cu bioactivitate ridicată. Parametrii extracției cu ultrasunete, precum dimensiunea particulelor materiei prime, tipul de solvent, raportul solid-solvent și timpul de extracție, pot fi optimizați pentru cea mai mare eficiență și cele mai bune rezultate globale. Deoarece extracția cu ultrasunete este o metodă de extracție netermică, degradarea termică a ingredientelor bioactive poate fi evitată, rezultând o calitate superioară a extractului.
În ansamblu, avantaje precum randamentul ridicat, timpul scurt de extracție, temperatura scăzută de extracție și necesarul redus de solvent fac din sonicare metoda de extracție preferată.

Extracția cu ultrasunete a compușilor vegetali oferă randamente mai mari. Omogenizatorul Hielscher UIP2000hdT, de 2000 wați, este suficient de puternic pentru a realiza cu ușurință extracția în loturi de la 10 litri la 120 litri.

Comparația dintre extracția cu ultrasunete și cea cu microunde arată că extracția antocianinelor din fructele de mirt este mai eficientă prin ultrasonicare.

Ultrasonicarea depășește microundele în extracția antocianinelor din fructele de mirt. Sonicarea este de trei ori mai rapidă decât extracția cu microunde.

Extracția cu ultrasunete a fenolilor totali și a flavonoidelor din salvie este semnificativ mai rapidă decât extracția convențională într-un agitator cu baie de apă

Comparația dintre extracția cu ultrasunete și cea convențională cu agitator cu baie de apă arată un timp de extracție semnificativ redus pentru fenolii totali și flavonoidele din salvie atunci când se utilizează extracția cu ultrasunete. Extracția cu ultrasunete necesită doar o treime din timpul de extracție cu agitatorul cu baie de apă.

Extracția cu ultrasunete: consacrată în laborator și în industrie

Extracția cu ultrasunete este aplicată pe scară largă pentru extracția oricărui tip de compus bioactiv din produse botanice, ciuperci, alge, bacterii și celule de mamifere. Extracția cu ultrasunete s-a impus ca o tehnică simplă, rentabilă și foarte eficientă, care depășește alte tehnici tradiționale de extracție prin randamente de extracție mai mari și o durată de procesare mai scurtă.
Datorită sistemelor cu ultrasunete de laborator, de banc și complet industriale ușor disponibile, extracția cu ultrasunete este astăzi o tehnologie bine consacrată și de încredere. Extractoarele cu ultrasunete Hielscher sunt instalate în întreaga lume în unități de procesare industrială pentru producția de compuși bioactivi de calitate alimentară și farmaceutică.
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație privind capacitatea aproximativă de procesare a ultrasonicatoarelor noastre:

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!

Omogenizatoarele cu ultrasunete cu forfecare ridicată sunt utilizate în procesarea de laborator, de banc, pilot și industrială.

Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru aplicații de amestecare, dispersie, emulsionare și extracție la scară de laborator, pilot și industrială.

Subiecte conexe

Literatură / Referințe

Bimakr, Mandana; Ganjloo, Ali; Zarringhalami, Soheila; Ansarian, Elham (2017): Ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from Malva sylvestris leaves and its comparison with agitated bed extraction technique. Food Science and Biotechnology 26(6); 2017.
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.
Bimakr, Mandana; Abdul Rahman, Russly; Ganjloo, Ali; Taip, Farah; Mohd Adzahan, Noranizan; Sarker, Md Zaidul (2016): Characterization of Valuable Compounds from Winter Melon (Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.) Seeds Using Supercritical Carbon Dioxide Extraction Combined with Pressure Swing Technique. Food and Bioprocess Technology 9, 2016. 396-406.
Bimakr, Mandana, Russly Abdul Rahman, Farah Saleena Taip, Noranizan Mohd Adzahan, Md. Zaidul Islam Sarker, Ali Ganjloo (2012): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Crude Oil from Winter Melon (Benincasa hispida) Seed Using Response Surface Methodology and Evaluation of Its Antioxidant Activity, Total Phenolic Content and Fatty Acid Composition. Molecules 17, No. 10, 2012 11748-11762.
González de Peredo; Ana V., Vázquez-Espinosa, Mercedes; Espada-Bellido, Estrella; Ferreiro-González, Marta; Amores-Arrocha, Antonio; Palma, Miguel; Barbero, Gerardo; Jiménez-Cantizano, Ana (2019): Alternative Ultrasound-Assisted Method for the Extraction of the Bioactive Compounds Present in Myrtle (Myrtus communis L.). Molecules. 2019 Mar 2;24(5):882.
Dent, Maja; Verica, Dragović-Uzelac; Garofulić, Ivona; Bosiljkov, Tomislav; Ježek, Damir; Brncic, Mladen (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chemical and Biochemical Engineering Quarterly 29 (3), 2015.
Dobrinčić, Ana; Maja Repajić, Ivona E. Garofulić, Lucija Tuđen, Verica Dragović-Uzelac; Branka Levaj (2020): Comparison of Different Extraction Methods for the Recovery of Olive Leaves Polyphenols. Processes 8, no. 9, 2020.

Informații utile

Principiul de funcționare al extracției cu ultrasunete

Extracția cu ultrasunete este o metodă utilizată pe scară largă pentru izolarea și separarea componentelor bioactive din materiale vegetale. Deoarece sonicarea este compatibilă cu orice tip de solvent, procedura de extracție cu ultrasunete poate fi concepută optim în funcție de compușii bioactivi (adică, compușii țintă), de polaritatea, solubilitatea și sensibilitatea la căldură a acestora și de alți factori. Prin adaptarea procesului de sonicare în mod specific la un anumit compus sau la diverși compuși, se poate alege configurația cea mai ideală pentru a obține un extract de o calitate extraordinar de ridicată.
Undele ultrasonice cuplate într-un lichid sau într-o suspensie creează vibrații intense și cavitație acustică. Cavitația acustică, numită și cavitație ultrasonică, este determinată de diferențe de presiune extrem de mari care apar local, de forțe de forfecare și de jeturi de lichid. Aceste forțe sparg pereții celulari, dezintegrează celulele vegetale și intensifică transferul de masă dintre interiorul celulei și solvent. Astfel, ingredientele bioactive sunt eliberate eficient în solventul înconjurător, de unde moleculele țintă pot fi ușor izolate și purificate (de exemplu, prin evaporare rotativă, distilare cu abur sau HPLC).

Dezintegratoarele cu ultrasunete sunt utilizate pentru extracții din surse fitogene (de ex. plante, alge, ciuperci)

Extracția cu ultrasunete din celule vegetale: secțiunea transversală microscopică (TS) arată mecanismul de acțiune în timpul extracției cu ultrasunete din celule (mărire 2000x)
[sursa: Vilkhu et al. 2011]

Ultrasunete de înaltă performanță! Gama de produse Hielscher acoperă întregul spectru, de la ultrasonicatorul compact de laborator și unitățile de banc până la sistemele cu ultrasunete complet industriale.

Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță, de la dimensiuni de laborator până la dimensiuni industriale.