Экстракция гексаном с повышением эффективности благодаря обработке ультразвуком

Обработка ультразвуком с помощью зонда может улучшить традиционную экстракцию гексаном, интенсифицируя процесс и значительно повышая его эффективность. Ультразвуковая экстракция улучшает массоперенос и разрушает клетки, высвобождая целевые биоактивные вещества в растворитель, что обеспечивает более высокий выход экстракции по сравнению с применением только традиционных методов. Экстракция с помощью ультразвука высокоэффективна для увеличения выхода масел, включая рапсовое масло и масло семян льна, обеспечивая высококачественный жирнокислотный состав и более высокое содержание биоактивных компонентов.

Улучшение экстракции гексаном с помощью мощного ультразвука

Ультразвуковая экстракция – это метод интенсификации процессов, который может значительно улучшить экстракцию в системе твёрдое тело – жидкость и экстракцию растворителем.

Ограничения традиционной экстракции гексаном

Экстракция гексаном – распространённый метод извлечения органических соединений, особенно неполярных веществ, из различных источников, таких как растения, семена или почва. Гексан – углеводородный растворитель, высокоэффективный для растворения и извлечения липидов, масел и других неполярных соединений. Гексан широко используется для экстракции масел благодаря своей способности растворять неполярные соединения (например, масла), лёгкости последующего отделения масла и узкому диапазону температур кипения (63–69°C).
Однако эффективность процессов экстракции гексаном может сильно варьироваться в зависимости от сырья и экстракции: выход экстракции и время экстракции в значительной степени взаимосвязаны. Это означает, что для высокого выхода экстракта требуется более длительное время пребывания биомассы в гексановом растворителе. Другим ограничивающим фактором часто является недостаточное проникновение гексана в матрицу биомассы. Жёсткие клеточные структуры преимущественно смачиваются гексаном на поверхности, тогда как внутреннее содержимое клеток лишь частично контактирует с гексаном. Такое недостаточное проникновение приводит к неполной экстракции, поскольку целевые вещества, такие как липиды (то есть жирные кислоты, жиры, масла), остаются внутри клеточной матрицы.

Решение: интенсификация экстракции гексаном с помощью ультразвука

Обработка ультразвуком с помощью зонда, также известная как обработка ультразвуковым зондом, – это метод, использующий ультразвуковые волны высокой интенсивности для создания пузырьков акустической кавитации в жидкой среде. Эти пузырьки быстро схлопываются, создавая интенсивные локализованные энергетические поля, микротурбулентность и высокие силы сдвига в растворителе.
Благодаря этим создаваемым ультразвуком условиям с высокой плотностью энергии обработка ультразвуком с помощью зонда может интенсифицировать и улучшить процесс экстракции гексаном несколькими способами:

• Усиление массопереноса: Обработка ультразвуком усиливает массоперенос между твёрдым образцом и растворителем. Микротурбулентность и быстрое схлопывание кавитационных пузырьков создают сильные силы сдвига и локальные изменения давления. Это разрушает пограничный слой вокруг твёрдого образца, способствуя высвобождению целевых соединений в растворитель и тем самым повышая эффективность экстракции.
• Ускорение экстракции: Обработка ультразвуком ускоряет кинетику экстракции, увеличивая площадь контакта между растворителем и твёрдым образцом. Кавитационные пузырьки обеспечивают перемешивание и создают гомогенизированную смесь, обеспечивая тесный контакт растворителя со всей поверхностью твёрдого материала, что повышает скорость экстракции.
• Разрушение клеточных структур: При экстракции из растительного сырья обработка ультразвуком может разрушать клеточные структуры, такие как клеточные стенки и мембраны, облегчая высвобождение внутриклеточных компонентов. Это позволяет более эффективно извлекать липиды и другие целевые соединения, которые могут находиться внутри клеток.
• Сокращение времени экстракции: Сочетая усиление массопереноса и ускорение кинетики экстракции, обработка ультразвуком с помощью зонда может значительно сократить время экстракции, необходимое для получения желаемого выхода. Это может быть особенно полезно при обработке больших объёмов образцов или в задачах, для которых время имеет критическое значение.

Благодаря улучшению этих факторов процесса обработка ультразвуком с помощью зонда может значительно улучшить экстракцию гексаном. Ультразвуковую экстракцию гексаном можно оптимизировать с учётом конкретных извлекаемых соединений и обрабатываемых объёмов. Интенсивность ультразвука (амплитуду), продолжительность, температуру, давление и конфигурацию экстракционной установки можно регулировать для достижения оптимального выхода экстракта за сокращённое время экстракции.

• Масло водорослей
• Растительные масла (соевое, льняное, рапсовое, подсолнечное, масло рисовых отрубей и т. д.)
• Эфирные масла
• Кариофиллен
• Ванильный олеорезин из стручков ванили
• Лютеин из яичного желтка
• Астаксантин из водорослей
• Обезжиривание насекомых

Интенсификация экстракции в аппарате Сокслета с помощью ультразвука с использованием гексана в качестве растворителя

Экстракция в аппарате Сокслета, интенсифицированная ультразвуком, – это процесс, который сочетает традиционную экстракцию в аппарате Сокслета с ультразвуковыми волнами для повышения эффективности экстракции. Экстракция в аппарате Сокслета – процедура, обычно используемая в лабораториях и для производства небольших объёмов экстрактов, таких как эфирные масла или определённые биоактивные соединения.
Гексан – широко используемый растворитель для этого процесса, поскольку он эффективно извлекает липиды из различных источников, включая масла семян, масло водорослей, а также биоактивные соединения на основе липидов. Обработка ультразвуком разрушает клеточные структуры и способствует экстракции в системе твёрдое тело – жидкость за счёт усиления массопереноса и высвобождения соединений в растворитель, поскольку растворитель, такой как гексан, может лучше проникать в твёрдый материал и эффективно растворять масла (липиды, жирные кислоты). В результате процесс экстракции ускоряется, сокращая время, необходимое для извлечения нужных соединений. Кроме того, использование ультразвука может уменьшить необходимое количество растворителя, делая этот метод более экологичным.
 

Ультразвуковая экстракция позволяет использовать более мягкие, нетоксичные растворители

Обработка ультразвуком не только улучшает экстракцию гексаном, но и позволяет использовать более мягкие, нетоксичные растворители, такие как этанол, водный раствор этанола, вода или природные глубокие эвтектические растворители (DES, NADES). Высокоэффективное разрушение клеток и массоперенос, обеспечиваемые ультразвуковыми зондовыми экстракторами, позволяют получать превосходные результаты при использовании более мягких растворителей. Таким образом, ультразвуковая экстракция в сочетании с более мягкими, нетоксичными и более экологичными растворителями позволяет получать высококачественные экстракты пищевого качества, снижать затраты и проводить экологичную экстракцию.

Высокопроизводительные ультразвуковые аппараты для улучшения экстракции гексаном

Hielscher Ultrasonics разрабатывает, производит и поставляет высокопроизводительные ультразвуковые экстракторы, которые можно легко интегрировать в существующие установки для экстракции гексаном или экстракторы Сокслета. Помимо поставки, установки и технического обслуживания, Hielscher консультирует и сопровождает своих клиентов на этапах испытаний осуществимости процесса, его оптимизации и проектирования установки вплоть до окончательного монтажа и ввода процесса экстракции в эксплуатацию.
Основные преимущества ультразвуковых аппаратов Hielscher – полный контроль процесса, линейная масштабируемость и способность всех промышленных ультразвуковых процессоров обеспечивать очень высокие амплитуды. Амплитуды до 200µm можно легко поддерживать непрерывно в режиме 24/7. Высокие амплитуды особенно важны при экстракции из более твёрдых клеточных структур, таких как семена и ядра.
Наши технические специалисты и наша полностью оснащённая технологическая лаборатория помогут вам своими знаниями и рекомендациями!

Проектирование, производство и консультирование – качество, произведённое в Германии

Ультразвуковые аппараты Hielscher хорошо известны своими высочайшими стандартами качества и проектирования. Надёжность и простота эксплуатации позволяют беспрепятственно интегрировать наши ультразвуковые аппараты в промышленные установки. Ультразвуковые аппараты Hielscher легко справляются с тяжёлыми условиями и сложной рабочей средой.

Hielscher Ultrasonics – компания, сертифицированная по ISO, которая уделяет особое внимание высокопроизводительным ультразвуковым аппаратам, сочетающим передовые технологии и удобство использования. Разумеется, ультразвуковые аппараты Hielscher соответствуют нормам CE и требованиям UL, CSA и RoHs.

В приведённой ниже таблице указана приблизительная производительность обработки наших ультразвуковых аппаратов: