Глицерин как растворитель для ультразвуковой экстракции
Глицерин, также называемый глицеролом, можно использовать для экстракции растительного сырья в чистом виде (100%) или в смеси с водой либо этанолом. Узнайте о преимуществах использования глицерина в качестве экстракционного растворителя в процессах обработки ультразвуком.
Экстракция растительного сырья в глицерине с помощью обработки ультразвуком
Экстракция растительного сырья – основополагающий процесс в аналитической химии, биохимии и исследованиях природных продуктов, направленный на выделение определённых компонентов из сложных смесей. Традиционные методы экстракции, такие как мацерация или экстракция по Сокслету, часто требуют длительной обработки и использования органических растворителей, которые могут представлять опасность для окружающей среды и здоровья. За последнее десятилетие ультразвуковая экстракция заменила традиционные методы, такие как мацерация, экстракция по Сокслету и экстракция растворителями, поскольку обработка ультразвуком отличается большей эффективностью, скоростью, результативностью и экологичностью. Помимо этих преимуществ ультразвуковой экстракции, данный метод позволяет использовать растворитель по вашему выбору. Ультразвуковые экстракторы способны работать даже с чистым растительным глицерином в качестве растворителя.
Ультразвуковой гомогенизатор UP400St для экстракции растительного сырья с использованием глицерина в качестве растворителя.
Как работают ультразвуковые устройства зондового типа для экстракции?
Ультразвуковые устройства для экстракции растительного сырья используют мощное воздействие интенсивного ультразвука. Через ультразвуковой зонд ультразвук высокой интенсивности передаётся в растворитель, где возникает множество кавитационных пузырьков. Быстрое образование и схлопывание микроскопических кавитационных пузырьков создают силы сдвига и интенсивное перемешивание, локально высокие температуры и давления. Эти механические силы, создаваемые ультразвуком, эффективно разрушают клеточные стенки и способствуют высвобождению внутриклеточных соединений. Этот метод экстракции, интенсифицированной ультразвуком, обеспечивает ряд преимуществ, включая сокращение времени экстракции, увеличение выхода и возможность обработки термолабильных веществ без значительного разложения.
Растительный глицерин как экстракционный растворитель
Растительный глицерин – бесцветная вязкая жидкость без запаха, получаемая из растительных масел, – широко известен своими свойствами растворителя. Он нетоксичен, биоразлагаем и обладает отличной растворяющей способностью в отношении широкого спектра органических соединений. В качестве растворителя растительный глицерин имеет ряд преимуществ перед традиционными органическими растворителями:
- Безопасность и воздействие на окружающую среду: Глицерин нетоксичен и безвреден для окружающей среды, что делает его предпочтительным выбором для применения в зелёной химии.
- Пищевое и фармацевтическое качество: Растительный глицерин доступен в вариантах пищевого и фармацевтического качества. Благодаря отсутствию спирта, пригодности для употребления в пищу и сладкому вкусу глицерин ценится как растворитель для экстрактов, предназначенных для пищевых продуктов и фармацевтических препаратов. В косметике глицерин высоко ценится как растворитель благодаря своим смягчающим свойствам.
- Растворяющая способность: Он способен растворять как гидрофильные, так и гидрофобные вещества, расширяя спектр извлекаемых соединений.
- Стабильность: Глицерин химически стабилен, что помогает сохранять целостность чувствительных соединений во время экстракции.
Ультразвуковое устройство UIP1000hdT для экстракции растительного сырья.
Протокол: ультразвуковая экстракция из листьев растений в глицерин
В этом протоколе мы пошагово описываем ультразвуковую экстракцию биоактивных соединений из листьев растений в чистый глицерин. Вы можете посмотреть дополняющее описание видео выше, чтобы получить наглядное представление о процессе ультразвуковой экстракции.
Вам понадобятся:
- свежие или сушёные травы
- 100% растительный глицерин
- ультразвуковое устройство зондового типа, например UP400St с сонотродом S24d22L2D
- стеклянный лабораторный стакан
- бутылка из тёмного стекла для хранения
Пошаговая инструкция
- Нарежьте листья растений на небольшие кусочки (прибл. 5x5mm).
- Поместите листья растений в стеклянный лабораторный стакан.
- Добавьте глицерин. Можно оставить травы замачиваться на несколько минут.
- Вставьте зонд ультразвукового устройства в стакан. Расположите зонд по центру стакана и убедитесь, что сонотрод не касается стенок сосуда.
- Установите амплитуду на 100% и начните обработку ультразвуком.
- Контролируйте температуру с помощью датчика температуры, входящего в комплект UP400St.
- Когда температура превысит значение, которое вы не хотите превышать, можно приостановить работу ультразвукового устройства, чтобы дать суспензии в глицерине остыть. В меню UP400St можно установить предельную температуру. Кроме того, можно поместить стеклянный стакан в ледяную баню.
- Проводите обработку ультразвуком до достижения суммарной подведённой энергии прибл. 200–250 Ws/g. (Целевое значение подведённой энергии можно установить в меню UP400St и всех цифровых ультразвуковых устройств Hielscher.)
- После обработки ультразвуком удалите отработанное растительное сырьё из глицерина путём фильтрации. Можно использовать сито, фильтровальную бумагу или марлю. Чтобы облегчить фильтрацию вязкого глицерина, используйте вакуумную фильтрацию.
Устранение неполадок и советы:
Чем холоднее глицерин, тем выше его вязкость. Для высоковязких жидкостей требуется более мощное ультразвуковое устройство. Ультразвуковое устройство UP400St мощностью 400 ватт уверенно справляется со 100% глицерином при комнатной температуре. Если вы используете ультразвуковое устройство меньшей мощности, можно использовать смесь глицерина и воды (например, 50:50 %v/v).
Для обработки холодного глицерина идеально подходит промышленное ультразвуковое устройство, например ультразвуковой процессор UIP1000hdT мощностью 1000 ватт, предназначенный для обработки высоковязких растворителей.
Протокол: экстракция фитохимических соединений из корня горечавки
Практическое применение смесей глицерина и воды для ультразвуковой экстракции растительного сырья демонстрируется на примере выделения фитохимических соединений, таких как амарогентин, из корня горечавки в 50% глицерине с помощью ультразвукового устройства Hielscher UP200Ht. Корень горечавки содержит вкусовые соединения, придающие горечь, которые представляют интерес для пищевой промышленности и производства напитков, а также для традиционной медицины.
Амарогентин имеет показатель горечи 58 000 000 и содержится в корне горечавки в концентрации 0,15%. Горечь горечавки характеризуется чистым вкусом. Благодаря высокой интенсивности действия горькие соединения корня горечавки ценятся как сильнодействующие вкусовые вещества.
Пошаговая инструкция по ультразвуковой экстракции корня горечавки с использованием глицерина в качестве растворителя
Использование смеси глицерина и воды в сочетании с высокопроизводительным ультразвуковым устройством UP200Ht обеспечивает высокий выход извлечённых фитохимических соединений. Мягкие условия, обеспечиваемые глицерином, позволяют чувствительным соединениям оставаться стабильными на протяжении всего процесса.
Глицерин и его смеси с водой или этанолом предоставляют универсальные варианты растворителей для ультразвуковой экстракции растительного сырья. Несмотря на сложности, обусловленные высокой вязкостью глицерина, современное оборудование для обработки ультразвуком, такое как Hielscher UP200Ht, способно эффективно работать с этими растворителями, обеспечивая эффективную экстракцию ценных фитохимических соединений. Возможность подбирать состав растворителя и использовать мощность ультразвуковых волн делает экстракцию с помощью ультразвука действенным методом выделения биоактивных соединений из растительного сырья.
Экстракция в глицерине с помощью ультразвука
Сочетание ультразвуковых устройств зондового типа с растительным глицерином в качестве растворителя представляет собой действенный подход к экстракции. Механическое воздействие обработки ультразвуком усиливает массоперенос, повышая эффективность глицерина при растворении целевых соединений. Это сочетание особенно эффективно для извлечения биоактивных соединений из растительного сырья, таких как полифенолы, алкалоиды и эфирные масла.
Области применения ультразвуковой экстракции растительного сырья в глицерине
Этот метод экстракции имеет перспективные применения в различных областях:
- Фармацевтика: Выделение активных фармацевтических ингредиентов из лекарственных растений.
- Пищевая промышленность: Экстракция натуральных вкусоароматических веществ, красителей и антиоксидантов.
- Косметика: Получение биоактивных соединений для средств по уходу за кожей и косметических продуктов.
- Глубокие эвтектические растворители Благодаря низкой стоимости, высокой доступности, нетоксичности, негорючести и нелетучести глицерол и глубокие эвтектические растворители на его основе идеально подходят для ультразвуковой экстракции полифенолов, предлагая решение с высокой экологической устойчивостью.
- высокая эффективность
- самые современные технологии
- надёжность и прочность
- регулируемое, точное управление процессом
- периодическая обработка и обработка в потоке
- для любого объёма
- интеллектуальное программное обеспечение
- интеллектуальные функции (например, программирование, протоколирование данных, дистанционное управление)
- простота и безопасность эксплуатации
- минимальное техническое обслуживание
- CIP (очистка без разборки)
Проектирование, производство и консультирование – качество из Германии
Ультразвуковые устройства Hielscher хорошо известны высочайшими стандартами качества и проектирования. Прочность и простота эксплуатации позволяют беспрепятственно интегрировать наши ультразвуковые устройства в промышленные установки. Ультразвуковые устройства Hielscher легко справляются с тяжёлыми условиями и требовательной эксплуатационной средой.
Hielscher Ultrasonics – компания, сертифицированная по ISO, которая уделяет особое внимание высокопроизводительным ультразвуковым устройствам, сочетающим самые современные технологии и удобство использования. Разумеется, ультразвуковые устройства Hielscher соответствуют требованиям CE и отвечают требованиям UL, CSA и RoHs.
Приведённая ниже таблица даёт представление о приблизительной производительности обработки наших ультразвуковых устройств:
| Объём партии | Расход | Рекомендуемые устройства |
|---|---|---|
| от 0,5 до 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| от 1 до 500mL | от 10 до 200mL/min | UP100H |
| от 10 до 2000mL | от 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| от 0,1 до 20L | от 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| от 10 до 100L | от 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| от 15 до 150L | от 3 до 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | от 10 до 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | более высокий | кластер устройств UIP16000 |
Свяжитесь с нами! / Задайте нам вопрос!
Ультразвуковое устройство MSR-4 с 4x ультразвуковыми зондами по 4kW (общая мощность ультразвука 16kW) для промышленной экстракции биоактивных соединений.
Литература / Источники
- Sumbal Jamshaid, Dildar Ahmed (2022): Optimization of ultrasound-assisted extraction of valuable compounds from fruit of Melia azedarach with glycerol-choline chloride deep eutectic solvent. Sustainable Chemistry and Pharmacy, Volume 29, 2022.
- Jamshaid, S., Ahmed, D. & Aydar, A. Y. (2022): Ultrasound-assisted extraction optimization of polyphenols, flavonoids, and antioxidant compounds from fruit of Melia azedarach using a glycerol-based green deep eutectic solvent. Journal of Food Processing and Preservation, 46, e16657.
- Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 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.
Полезные сведения о глицерине
Что такое глицерин? Глицерин, также известный как глицерол, представляет собой трёхатомный спирт с высокой растворимостью в воде и гигроскопичностью. Это делает его универсальным растворителем для различных применений. Вязкость растительного глицерина составляет приблизительно 1400 сантипуаз при 20ºC. Глицерин нетоксичен, биоразлагаем и пригоден для повторной переработки. Его производят из возобновляемых источников, что делает его экологически безопасным растворителем. Благодаря низкой стоимости и высокой доступности глицерин широко используется в различных отраслях. Негорючесть и нелетучесть делают глицерин безопасным при обращении и хранении.
Глицерин растворим в воде, этаноле и метаноле, что расширяет возможности его применения в качестве растворителя в различных химических процессах.
В каких областях глицерин используют как растворитель?
Глицерин ценится за разнообразные применения как в пищевой, так и в косметической промышленности. Использование в качестве растворителя – одна из его сильных сторон благодаря его химическим свойствам и высокой универсальности как растворителя.
В косметике и медицине: В косметике и медицине глицерин обычно используется как смягчающий компонент в кремах и гелевых составах. Он служит растворителем для многих плохо растворимых веществ, повышая их биодоступность. Эффективность глицерина в этих областях обусловлена его химической природой трёхатомного спирта, которая обеспечивает высокую растворимость в воде и гигроскопичность.
В пищевых продуктах и напитках: Глицерин выполняет несколько функций в пищевой промышленности и производстве напитков. Он действует как влагоудерживающий агент, растворитель и подсластитель, способствуя сохранности пищевых продуктов. Его также используют как наполнитель в промышленно выпускаемых пищевых продуктах с низким содержанием жира, таких как печенье, и как загуститель в ликёрах.
Свойства полиола: Глицерин, полиол (сахарный спирт), известен своей нетоксичностью, биоразлагаемостью и пригодностью для повторной переработки. Его производят из возобновляемых источников, и благодаря структуре трёхатомного спирта он действует как полярный протонный растворитель. Это делает его высокогидрофильным и растворимым в воде, этаноле и метаноле.
Сорастворитель для водной экстракции: Глицерин – эффективный сорастворитель для процессов водной экстракции, особенно известный своей эффективностью при получении экстрактов полифенолов.
Какова роль глицерина в ультразвуковой экстракции?
Глицерин, также известный как глицерол, представляет собой бесцветную вязкую жидкость без запаха, широко используемую в качестве растворителя при экстракции растительного сырья. Его уникальные свойства делают его особенно подходящим для извлечения чувствительных фитохимических соединений, которые могут разлагаться в более жёстких условиях. Эта способность глицерина сохранять целостность биоактивных соединений в сочетании с его нетоксичностью и биоразлагаемостью делает его привлекательным растворителем для фармацевтической, косметической и пищевой промышленности. Хотя чистый глицерин часто используют как экстракционный растворитель, его также смешивают с водой или этанолом в различных соотношениях.
Смеси глицерина и воды: Смешивание глицерина с водой снижает вязкость раствора, повышая эффективность кавитации в нём при ультразвуковой экстракции. Типичная смесь может состоять из 50% глицерина и 50% воды, обеспечивая баланс между вязкостью и эффективностью растворителя. Это сочетание особенно эффективно для извлечения таких соединений, как вещества, придающие горечь, из корня горечавки, что демонстрируется в процессах обработки ультразвуком.
Смеси глицерина и этанола: Добавление этанола к глицерину создаёт смесь растворителей с меньшей вязкостью и улучшенными растворяющими свойствами. Этанол, будучи хорошим растворителем для многих фитохимических соединений, способствует более эффективной экстракции соединений, тогда как глицериновый компонент обеспечивает стабильность и биосовместимость конечного экстракта.
Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы от лабораторных до промышленных размеров.