Hielscher Ultrasonics
Будем рады обсудить ваш процесс.
Позвоните нам: +49 3328 437-420
Напишите нам: [email protected]

Высокоэффективная водная экстракция с использованием мощного ультразвука

Водную экстракцию растительных соединений (например, экстракцию холодной или горячей водой, водную экстракцию под давлением и экстракцию субкритической водой) можно эффективно улучшить с помощью обработки ультразвуком. Водная экстракция с применением ультразвука не только обеспечивает более высокий выход и сокращает время обработки, но и позволяет снизить энергопотребление, использовать более мягкие условия экстракции и получать высококачественные экстракты по сравнению с традиционными методами экстракции. Ультразвуковая водная экстракция успешно применяется для извлечения многочисленных соединений растительного происхождения, включая алкалоиды, флавоноиды, гликозиды, фенольные соединения и полисахариды.

Ультразвуковая водная экстракция биоактивных соединений

Ультразвуковые экстракторы, такие как UP400St (400W, 24kHz), интенсифицируют традиционную водную экстракцию растительного сырья.Вода является самым полярным растворителем, что делает её отличным растворителем для полярных соединений. Благодаря своей нетоксичности и экологичности вода была бы идеальным растворителем для любого растительного экстракта. Однако менее полярные и неполярные компоненты плохо растворяются в воде или не растворяются вовсе. Кроме того, без интенсификации массопереноса процесс экстракции в воде был бы чрезвычайно медленным и, следовательно, экономически невыгодным. Высокоинтенсивный низкочастотный ультразвук представляет собой очень эффективный метод экстракции, обеспечивающий интенсивное перемешивание и массоперенос. Поэтому ультразвуковая экстракция широко известна своими значительными преимуществами перед традиционными методами экстракции. Эти преимущества включают более высокий выход, быструю обработку, быстрый переход от одной партии к следующей, а также непрерывную экстракцию в потоке, использование экологичных растворителей, мягкие условия экстракции, сохраняющие соединения экстракта, безопасность эксплуатации и простое масштабирование до высокой производительности для коммерческого производства. (см. Zabot et al., 2021)

Запрос информации



Промышленная ультразвуковая экстракционная система мощностью 16kW для непрерывного производства высококачественных растительных экстрактов в потоке с использованием воды в качестве экстракционного растворителя.

MultiSonoReactor мощностью 4x 4kW для крупномасштабного (массового) производства растительных экстрактов с использованием воды в качестве экстракционного растворителя. MultiSonoReactor также может работать под давлением и с нагревом для достижения синергетических эффектов экстракции.

 

Ультразвуковая экстракция растительного сырья – как использовать ультразвуковые процессоры для извлечения растительных соединенийВ этой презентации мы знакомим вас с производством растительных экстрактов. Мы объясняем, какие трудности возникают при получении высококачественных растительных экстрактов и как ультразвуковой процессор помогает их преодолеть. Презентация показывает, как работает ультразвуковая экстракция. Вы узнаете, какие преимущества даёт применение ультразвукового процессора для экстракции и как внедрить ультразвуковой экстрактор в производство экстрактов.
В этой презентации мы знакомим вас с производством растительных экстрактов. Мы объясняем, какие трудности возникают при получении высококачественных растительных экстрактов и как ультразвуковой процессор помогает их преодолеть. Презентация показывает, как работает ультразвуковая экстракция. Вы узнаете, какие преимущества даёт применение ультразвукового процессора для экстракции и как внедрить ультразвуковой экстрактор в производство экстрактов.

 

Улучшение экстракции горячей водой с помощью обработки ультразвуком

Параметрами, определяющими извлечение растительных веществ при водной экстракции, являются температура, время, давление и площадь поверхности растительного материала. Благодаря высокой температуре воды экстракт горячей водой можно получить за относительно короткое время.
Решение: Выход и скорость экстракции можно значительно повысить с помощью ультразвукового перемешивания. Сама по себе горячая вода обладает лишь ограниченной способностью разрушать клеточные структуры, а высокие температуры часто повреждают или разрушают термолабильные соединения, что ухудшает качество экстракта. При сочетании ультразвуковой экстракции с экстракцией горячей водой температуру можно существенно снизить (например, со 100°C до 50°C), что предотвращает термическое разложение извлекаемых растительных компонентов, увеличивает общий выход и экономит энергию. В основе явления ультразвуковой экстракции лежит ультразвуковая кавитация. Ультразвуковая (или акустическая) кавитация представляет собой исключительно механические силы, которые разрушают клеточные стенки, высвобождают целевые соединения и улучшают массоперенос между внутренним содержимым клетки и водой (растворителем). Таким образом, ультразвуковая водная экстракция обеспечивает превосходные результаты экстракции.

Улучшение экстракции холодной водой с помощью обработки ультразвуком

Экстракция холодной водой (настаивание в холодной воде) значительно менее эффективна, поскольку горячая вода не используется. Холодная вода или вода комнатной температуры извлекает растительные соединения недостаточно хорошо, поскольку холодная вода очень медленно проникает в растительный материал, а массоперенос практически незначителен. Преимущество экстракции холодной водой заключается в отсутствии какого-либо повышения температуры, что предотвращает термическое разложение термочувствительных соединений. Однако крайне низкая интенсивность экстракции делает традиционную экстракцию холодной водой непрактичной для коммерческого производства. Поэтому настаивание в холодной воде из-за своей медленности и неэффективности используется почти исключительно на экспериментальной стадии.
Решение: Включение обработки ультразвуком в экстракцию холодной водой позволяет легко преодолеть медленность и неэффективность замачивания в холодной воде. Ультразвуковая интенсификация экстракции холодной водой позволяет сохранять низкие температуры экстракции, одновременно воздействуя интенсивными сдвиговыми силами на среду «твёрдое тело – жидкость». В результате действия механизма ультразвуковой экстракции клеточные стенки вскрываются, и растительные соединения быстро высвобождаются в воду. Ультразвуковая экстракция и настаивание в холодной воде превращают холодное замачивание в высокоэффективный процесс, обеспечивающий высокий выход и высококачественные экстракты за короткое время экстракции.

Экстракция грибов холодной водой с помощью UP400St с зондом диаметром 22mmУльтразвуковая обработка – быстрый и щадящий метод экстракции, позволяющий получать высококачественный грибной экстракт с использованием воды в качестве растворителя. В видео ультразвуковой экстрактор UP400St используется для экстракции лекарственных грибов.
Ультразвуковая обработка – быстрый и щадящий метод экстракции, позволяющий получать высококачественный грибной экстракт с использованием воды в качестве растворителя. В видео ультразвуковой экстрактор UP400St используется для экстракции лекарственных грибов.

Водная экстракция под давлением в сочетании с обработкой ультразвуком

Ультразвуковая экстракция характеризуется микроперемешиванием, которое благодаря колебаниям способствует усиленной диффузии растворителя внутрь частицы и из её внутренней области к поверхности, интенсифицируя массоперенос. Кроме того, обработка ультразвуком уменьшает размер частиц клеточного материала, что повышает эффективность жидкостной экстракции под давлением с применением ультразвука. Более мелкие частицы размером приблизительно 0,68 mm обеспечивают более высокий выход, чем более крупные частицы (приблизительно 1,05 mm), поскольку большая площадь поверхности позволяет значительно усилить массоперенос и тем самым повысить выход экстракции. (см. Zabot et al., 2021)

Промышленный ультразвуковой экстрактор зондового типа для выделения растительных соединений с использованием воды.

Водная экстракция растительного материала в воде, интенсифицированная ультразвуком: Ультразвуковой аппарат UIP1000hdT в большом лабораторном стакане с растительной суспензией. Здесь в качестве растворителя используется вода, однако ультразвуковая экстракция совместима с любым типом растворителя.

Преимущества ультразвуковой экстракции

  • Превосходный выход
  • Высокоскоростная экстракция
  • Высококачественные экстракты
  • Мягкий, нетермический процесс
  • Экологичные растворители
  • Экономическая эффективность
  • Простая и безопасная эксплуатация
  • Низкие инвестиционные и эксплуатационные затраты
  • Работа 24/7 в тяжёлых условиях
  • Экологичный, безопасный для окружающей среды метод

Запрос информации



Эффективная экстракция холодной водой под давлением с использованием мощного ультразвука

Промышленное ультразвуковое оборудование для извлечения фитохимических соединений с использованием воды в качестве растворителя: ультразвуковой зонд с реактором с проточной ячейкой, допускающим работу под давлением, для производства экстрактов в потоке.При высоком давлении облегчается проникновение холодной воды в растительные ткани, и водорастворимые фитохимические соединения растворяются без термического разложения. Метод экстракции холодной водой под высоким давлением можно сочетать с ультразвуком для улучшения выделения полярных и неполярных растительных компонентов. Вода как нетоксичный, дешёвый и экологичный растворитель является привлекательной альтернативой органическому растворителю, особенно при производстве пищевых продуктов растительного происхождения, лечебных средств и биологически активных добавок.
Для экстракции холодной водой под давлением, интенсифицированной ультразвуком, ультразвуковой зонд (сонотрод) встраивается в экстракционный резервуар или проточную ячейку. В резервуаре или проточной ячейке обычно создаётся давление от 5 до 100 barg в зависимости от целевых соединений экстракта. Hielscher Ultrasonics поставляет даже промышленные ультразвуковые реакторы и проточные ячейки, изготовленные по индивидуальному заказу, в которых можно создавать давление до 300barg, что позволяет установить оптимальное давление для вашего процесса экстракции.
 

Ультразвуковая экстракция растительного сырья – партия объёмом 30 литров / 8 галлоновУльтразвуковая экстракция растительного сырья повышает выход экстракта. Гомогенизатор Hielscher UIP2000hdT мощностью 2000 ватт позволяет без труда проводить экстракцию партий объёмом от 10 литров до 120 литров.
Ультразвуковая экстракция растительного сырья повышает выход экстракта. Гомогенизатор Hielscher UIP2000hdT мощностью 2000 ватт позволяет без труда проводить экстракцию партий объёмом от 10 литров до 120 литров.

 

Улучшение экстракции сверхкритической водой с помощью обработки ультразвуком

Экстракция субкритической водой, усиленная ультразвуком, представляет собой ещё один синергетический метод, в котором мощный ультразвук улучшает массоперенос между твёрдой и жидкой фазами. Экстракция субкритической водой (SWE) – также известная как экстракция горячей водой под давлением или экстракция перегретой водой – является менее распространённым методом извлечения растительных соединений с более низкой полярностью. При экстракции субкритической водой в качестве растворителя используется вода в сверхкритическом состоянии.
Что такое субкритическая вода и почему она является хорошим растворителем для извлечения менее полярных растительных соединений? «Вода обладает множеством термодинамических свойств, на которые сильно влияют температура и давление. В зависимости от условий можно изменять её физическое состояние (твёрдое, жидкое или газообразное), тепловые характеристики, плотность или вязкость. При повышении температуры и давления выше точки, известной как критическая точка (определяемой при 221 bar и 374 °C), вода может переходить в сверхкритическое состояние. При субкритических условиях, соответствующих температурам от 100°C до критической температуры (374°C) и давлению от 1 bar до критического давления (221 bar) для предотвращения испарения, полярность воды снижается; это делает воду более подходящим растворителем для извлечения различных органических биоактивных соединений». (Li and Chemat, 2019)
При сочетании ультразвука с экстракцией субкритической водой эффективность экстракции можно повысить за счёт увеличения выхода экстракта и сокращения времени экстракции. Для достижения оптимальных результатов давление в закрытом реакторе периодического действия под давлением или реакторе с проточной ячейкой должно быть как минимум вдвое выше давления водяного пара. (Таблицу давления водяного пара вы найдёте в конце этой страницы.)
Huang et al. (2010) исследовали влияние низкочастотного ультразвука высокой мощности на экстракцию в сочетании с экстракцией субкритической водой. Для этого ультразвуковой зонд вводится в экстракционный котёл устройства для экстракции субкритической водой, чтобы извлечь летучее масло из Lithospermum erythrorhizon. Результаты показали, что эффект усиления экстракции с помощью ультразвука при 20 KHz был выше, чем при 36 KHz, и возрастал с увеличением выходной мощности (от 0 до 250 W). Выход экстракции субкритической водой увеличился с 1,87% до 2,39% благодаря ультразвуковым колебаниям (250 W, 20 KHz) при температуре 160°C и давлении 5 MPa в течение 25-минутной процедуры экстракции. Обработка ультразвуком могла повысить не только выход экстракции, но и её скорость, тем самым экономя время.
Экстракцию субкритической водой с применением ультразвука можно проводить при более низком давлении (например, 5barg), чем традиционную экстракцию субкритической водой (например, 10MPa), что снижает затраты на энергию и делает процедуру экстракции безопаснее.

Высокопроизводительный ультразвуковой экстрактор для выделения фитохимических соединений в периодическом режиме.

Ультразвуковую водную экстракцию фитохимических соединений из растений можно проводить в периодическом и непрерывном режимах. На изображении показан мощный ультразвуковой аппарат мощностью 1000 ватт UIP1000hdT при экстракции растительного сырья в периодическом режиме.

Запрос информации



Ультразвуковая экстракция растительного сырья – партия 8 литров – ультразвуковой гомогенизатор UP400SУльтразвуковой гомогенизатор UP400St для периодической экстракции растительного сырья с перемешиванием.

Преимущества ультразвуковой экстракции растительного сырья

Как научные исследования, так и промышленное применение показывают, что экстракция с применением ультразвука является надёжным и простым в эксплуатации методом, не требующим технической подготовки или интенсивного обучения. Очень высокая эффективность экстракции, высокий выход, низкие эксплуатационные затраты, а также низкие инвестиционные затраты (особенно по сравнению с другими технологиями, такими как экстракторы, использующие CO2 ) и низкие затраты на энергию являются основными преимуществами ультразвуковых экстракторов зондового типа.
Дополнительными преимуществами, которые делают технологию ультразвуковой экстракции предпочтительным методом, являются высокое качество экстрактов благодаря низким температурам экстракции, надёжные результаты (повторяемость / воспроизводимость), полностью линейное масштабирование до любого уровня производства, а также низкие затраты на техническое обслуживание.
«Другими преимуществами применения ультразвуковой экстракции зондового типа являются простота обращения с экстрактом, быстрое выполнение, отсутствие остатков, высокий выход, экологичность, повышение качества и предотвращение разложения экстракта».
(см. Chemat and Khan, 2011)

Ультразвуковая экстракция и очистка фитохимических соединений из растений: на изображении показаны ультразвуковой аппарат зондового типа UP400St, вакуумный фильтр Büchi и роторный испаритель для извлечения куркумина.

Экстракционная установка для выделения растительных соединений: Ультразвуковой аппарат зондового типа UP400St, вакуумный фильтр Büchi и роторный испаритель для извлечения фитохимических соединений.

Высокопроизводительные ультразвуковые аппараты для водной экстракции

Ультразвуковой экстрактор зондового типа для эффективного высвобождения фитохимических и растительных соединений из растений.Экстракторы Hielscher Ultrasonics хорошо зарекомендовали себя в области экстракции растительного сырья независимо от используемого растворителя. Производители экстрактов – как небольшие изготовители эксклюзивных нишевых экстрактов, так и крупные массовые производители – находят в широком ассортименте оборудования Hielscher идеальное ультразвуковое экстракционное оборудование для своих производственных требований. Установки как для периодических, так и для непрерывных процессов в потоке имеются в наличии и могут быть отгружены со склада. Ультразвуковая экстракция, подходящая для работы с любым растворителем, может гибко применяться для экстракции любого растительного материала. Использование воды в качестве растворителя позволяет производить экстракты с органической сертификацией без применения очень дорогого «органического» этанола. (Разумеется, для получения органического водного экстракта растительный материал должен быть выращен органическим способом).

Высокоэффективная экстракция с Hielscher Ultrasonics

Ультразвуковые экстракторы Hielscher эффективно разрушают растительные клетки, увеличивают площадь поверхности растительного материала для проникновения растворителя и усиливают массоперенос для высвобождения фитохимических соединений (вторичных метаболитов). Экстракторы Hielscher, разработанные с учётом удобства пользователя, быстро устанавливаются и позволяют работать безопасно и интуитивно понятно.

Соответствие высочайшим стандартам качества – разработано и произведено в Германии

Совершенная аппаратная часть и интеллектуальное программное обеспечение ультразвуковых аппаратов Hielscher разработаны для гарантированного получения надёжных результатов ультразвуковой экстракции вашего растительного сырья с воспроизводимыми результатами и удобной, безопасной эксплуатацией. Прочность, надёжность, работа 24/7 при полной нагрузке и простота эксплуатации с точки зрения оператора являются дополнительными факторами качества, которые делают ультразвуковые аппараты Hielscher привлекательными.
Экстракторы Hielscher Ultrasonics используются во всём мире для высококачественной экстракции фитохимических соединений. Ультразвуковые экстракторы Hielscher, доказавшие способность получать высококачественные растительные соединения, используются не только небольшими изготовителями специализированных и эксклюзивных экстрактов, но преимущественно в промышленном производстве широко доступных в продаже экстрактов, пищевых добавок и лечебных средств. Благодаря прочной аппаратной части и интеллектуальному программному обеспечению ультразвуковые процессоры Hielscher просты в эксплуатации и контроле.

Автоматическое протоколирование данных

Ультразвуковыми аппаратами Hielscher можно управлять дистанционно через браузер. Параметры обработки ультразвуком можно контролировать и точно настраивать в соответствии с требованиями процесса.Для соблюдения стандартов производства пищевых продуктов, пищевых добавок и лечебных средств производственные процессы необходимо подробно контролировать и документировать. Цифровые ультразвуковые устройства Hielscher Ultrasonics оснащены функцией автоматического протоколирования данных. Благодаря этой интеллектуальной функции все важные параметры процесса, такие как ультразвуковая энергия (общая и полезная энергия), температура, давление и время, автоматически сохраняются на встроенную SD-карту сразу после включения устройства. Контроль процесса и регистрация данных важны для постоянной стандартизации процесса и качества продукции. Получив доступ к автоматически записанным данным процесса, вы можете просмотреть предыдущие циклы обработки ультразвуком и оценить результат.
Ещё одна удобная функция – дистанционное управление нашими цифровыми ультразвуковыми системами через браузер. С помощью дистанционного управления через браузер вы можете запускать, останавливать, настраивать и контролировать свой ультразвуковой процессор удалённо из любого места.
Хотите узнать больше о преимуществах ультразвуковой водной экстракции растительного материала? Свяжитесь с нами прямо сейчас, чтобы обсудить ваш процесс производства растительных экстрактов! Наши опытные сотрудники с удовольствием предоставят дополнительную информацию об ультразвуковой экстракции, наших ультразвуковых системах и ценах!

В таблице ниже приведены ориентировочные данные о производительности обработки наших ультразвуковых аппаратов:

Объём партии Расход Рекомендуемые устройства
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
не применимо от 10 до 100L/min UIP16000
не применимо больше группа устройств UIP16000

Свяжитесь с нами! / Задайте нам вопрос!

Запросите дополнительную информацию

Пожалуйста, воспользуйтесь формой ниже, чтобы запросить дополнительную информацию об ультразвуковых процессорах, областях применения и цене. Мы будем рады обсудить с Вами Ваш процесс и предложить ультразвуковую систему, соответствующую Вашим требованиям!





Ультразвуковые гомогенизаторы с высокими сдвиговыми усилиями используются для лабораторной, настольной, пилотной и промышленной обработки.

Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы для перемешивания, диспергирования, эмульгирования и экстракции в лабораторном, пилотном и промышленном масштабах.

Техническая информация об ультразвуковой водной экстракции

Традиционные методы экстракции, такие как мацерация, настаивание, перколяция, отваривание, экстракция с обратным холодильником, перегонка с водяным паром, сублимация и прессование, широко используются для извлечения лекарственных соединений из растений. Недостатки этих методов включают длительность процесса, низкую чистоту и низкую эффективность.

Параметры процесса, влияющие на ультразвуковую экстракцию

Экстракция с применением ультразвука известна своими уникальными особенностями и преимуществами, благодаря которым обработка ультразвуком является превосходящим методом экстракции по сравнению с традиционными методами извлечения растительных соединений. Основное преимущество экстракции с применением ультразвука заключается в точной адаптации параметров ультразвуковой обработки (таких как амплитуда, время, температура, давление), что позволяет оптимально настроить ультразвуковой процесс для целевого соединения. Для каждого растительного материала существуют идеальные параметры экстракции, при которых достигаются наилучшие выход, качество и скорость экстракции. Процесс ультразвуковой экстракции позволяет идеально подобрать эти оптимальные условия экстракции.

Амплитуда ультразвуковых колебаний

Амплитуда – это колебательное смещение ультразвукового зонда (сонотрода). Чем выше амплитуда, тем интенсивнее колебания и кавитация в жидкости, обрабатываемой ультразвуком. Hielscher Ultrasonics специализируется на высокопроизводительных ультразвуковых аппаратах зондового типа, обеспечивающих точно регулируемые амплитуды. Зонды специального исполнения, способные обеспечивать амплитуду до 200µm при непрерывной работе 24/7, имеются в наличии на складе. Для ещё более высоких амплитуд также можно легко изготовить ультразвуковые сонотроды по индивидуальному заказу.
Амплитуда является одним из важнейших – если не самым важным – параметров эффективной экстракции растительного сырья. Высокие амплитуды создают силы, необходимые для разрушения клеточных стенок и высвобождения внутриклеточного материала. Именно поэтому высокопроизводительная обработка ультразвуком столь эффективна при экстракции растительного сырья.

Время / продолжительность обработки ультразвуком

Экстракция с применением ультразвука обычно занимает значительно меньше времени, чем традиционные методы, поскольку обработка ультразвуком высвобождает растительные соединения при значительно более высокой скорости экстракции. Обработка ультразвуком позволяет сократить процедуры экстракции, защищая извлекаемые соединения от чрезмерной обработки. Сокращение времени обработки благодаря ультразвуку означает более высокую производительность и более высокое качество экстракта.

Импульсная обработка ультразвуком

Ультразвуковая пульсация – это режим обработки, при котором обработка ультразвуком прерывается заданными циклами пауз (например, коэффициент заполнения 50%: 30 sec. ВКЛ., 30 sec. ВЫКЛ.; коэффициент заполнения 100%: непрерывная обработка ультразвуком без пауз). Коэффициент заполнения ультразвука (также известный как импульсный режим или циклы ультразвуковой пульсации) обозначает процент времени, в течение которого ультразвук передаётся в среду (длительность импульса), за один период импульса. Например, режим с коэффициентом заполнения 50% соответствует 30 sec. ВКЛ., 30 sec. ВЫКЛ. Во время паузы рабочего цикла обрабатываемая ультразвуком жидкость на заданное время (например, 30 sec.) возвращается в невозмущённое состояние, что способствует отводу тепла для поддержания целевой температуры обработки. Коэффициент заполнения при обработке ультразвуком менее важен для эффективности экстракции, однако используется для поддержания определённой температуры процесса.

Гидростатическое давление

Давление – ещё один очень важный параметр ультразвуковых процессов. Приложение гидростатического давления к обрабатываемой ультразвуком среде влияет на интенсивность кавитации. При повышенном давлении интенсивность ультразвуковой (акустической) кавитации возрастает. Hielscher Ultrasonics предлагает различные типы ультразвуковых реакторов периодического действия и проточных ячеек, в которых можно создавать давление для усиления результатов обработки ультразвуком.

Температура экстракции

Ультразвуковой экстрактор UP400St с датчиком температуры.Как и любая механическая обработка, обработка ультразвуком вызывает повышение температуры, что соответствует 2-му закону термодинамики. Тем не менее обработка ультразвуком является нетермическим методом, поскольку процессы обработки с применением ультразвука основаны на исключительно механических силах (также называемых сономеханическими силами). Температуру экстракции при ультразвуковой экстракции можно эффективно контролировать и поддерживать в определённом выбранном диапазоне. Все цифровые ультразвуковые процессоры Hielscher оснащены подключаемым датчиком температуры и интеллектуальным программным обеспечением, в котором можно задать определённый диапазон температуры для процесса. При выходе температуры за пределы этого диапазона ультразвуковой аппарат приостанавливает работу до возвращения температуры в выбранный диапазон, после чего автоматически продолжает обработку ультразвуком. Эта интеллектуальная функция ультразвуковых аппаратов Hielscher позволяет точно контролировать процесс обработки ультразвуком и получать идеальные результаты.
Поскольку температура экстракции может различаться для разных растительных соединений и растений, температура является важным фактором, которым не следует пренебрегать при оптимизации ультразвукового процесса. Например, было установлено, что температура 80°C идеальна для достижения максимального выхода флавоноидов из Sophora flavescens, тогда как наилучшие результаты экстракции арабиноксилана из пшеничных отрубей были получены при 50°C.

Используйте любой растворитель для ультразвуковой экстракции

Различные растительные соединения имеют разную полярность, что влияет на их растворимость в различных растворителях. Например, сапонины и полисахариды более полярны и поэтому хорошо растворяются в воде, поскольку вода обладает высокой полярностью. Фенольные соединения, такие как антоцианины и хлорогеновая кислота, напротив, довольно неполярны и поэтому лучше растворяются в менее полярном растворителе, таком как этанол. Следовательно, для достижения высокой эффективности экстракции растворитель следует выбирать в соответствии с растворимостью целевых соединений. Например, вода является хорошим растворителем для извлечения полярных соединений, таких как псилоцибин из грибов, а также олигосахаридов, гликозидов и флавоноидов; тогда как смесь этанола и воды с концентрацией этанола 60% (v/v) подходит для экстракции с применением ультразвука, например, апигенина, байкалина и лютеолина.
Узнайте больше о растворителях, полярности растворителей и наиболее подходящих растворителях для ультразвуковой экстракции!

Вода как экстракционный растворитель

Вода является самым полярным растворителем и подходит для извлечения широкого спектра полярных соединений. К её основным преимуществам относится способность растворять широкий спектр веществ. Кроме того, она дешёвая, нетоксичная, безопасная и негорючая. К её недостаткам относится высокая избирательность по отношению к полярным соединениям из-за её высокой полярности. Из-за высокой температуры кипения 100°C концентрирование экстракта (например, путём дистилляции или роторного испарения) требует большого количества энергии. Кроме того, вода подвержена росту бактерий и плесени.

Ультразвуковая частота

Установлено, что ультразвуковая частота около 20kHz является наиболее мощной и эффективной для экстракции растительного сырья. Она влияет на эффективность экстракции с применением ультразвука при извлечении лекарственных соединений из растений. В целом низкая ультразвуковая частота (то есть приблизительно 20kHz) создаёт более интенсивную кавитацию (сономеханические эффекты), что повышает эффективность процедуры экстракции.

Растительный материал

Растительные материалы могут сильно различаться по структуре и жёсткости клеток. В зависимости от состава клеточной стенки, которая может содержать целлюлозу, гемицеллюлозы, лигнин, пектиновые полисахариды, белки, фенольные и нецеллюлозные соединения, а также воду, клеточные стенки могут быть прочными или мягкими. Различные виды и части растений содержат разные типы и количества этих компонентов клеточной стенки. Поэтому каждый вид растения требует определённых параметров обработки для получения оптимальных результатов экстракции.
Поскольку интенсивность можно точно настраивать, ультразвуковые экстракторы Hielscher позволяют надёжно разрушать мягкие и твёрдые клеточные стенки. Мягким клеточным стенкам может требоваться менее интенсивная обработка ультразвуком, тогда как для прочных клеточных структур более интенсивная обработка полезна.
Сырьё для экстракции растительных соединений может быть свежесобранным (влажным) или высушенным. Ультразвуковая экстракция подходит как для свежих/влажных, так и для высушенных растений. Размер частиц твёрдого растительного материала – ещё один важный фактор: большая площадь поверхности (то есть малый размер частиц) полезна, поскольку обеспечивает большую площадь контакта с ультразвуковыми кавитационными сдвиговыми силами, что повышает эффективность. Поэтому растительный материал подвергают мацерации или измельчают на мелкие кусочки (приблизительно 3–5mm).

Почему ультразвуковая экстракция является лучшим методом?

Эффективность

  • Более высокий выход
  • Быстрый процесс экстракции – за считанные минуты
  • Высококачественные экстракты – мягкая, нетермическая экстракция
  • Экологичные растворители (вода, этанол, глицерин, растительные масла, NADES и т. д.)

Простота

  • Подключайте и работайте – настройка и запуск за считанные минуты
  • Высокая производительность – для крупномасштабного производства экстрактов
  • Периодическая или непрерывная работа в потоке
  • Простая установка и запуск
  • Портативность / мобильность – переносные устройства или установки на колёсах
  • Линейное масштабирование – добавьте ещё одну ультразвуковую систему параллельно для увеличения производительности
  • Дистанционный контроль и управление – через ПК, смартфон или планшет
  • Наблюдение за процессом не требуется – настройте и запустите
  • Высокая производительность – разработано для непрерывного производства 24/7
  • Прочность и низкие затраты на техническое обслуживание
  • Высокое качество – разработано и изготовлено в Германии
  • Быстрая загрузка и выгрузка между партиями
  • Простая очистка

Безопасность

  • Простая и безопасная эксплуатация
  • Экстракция без растворителя или с растворителем (вода, этанол, растительные масла, глицерин и т. д.)
  • Без высоких давлений и температур
  • Доступны взрывозащищённые системы с сертификацией ATEX
  • Простое управление (также дистанционное)


Литература / ссылки

Таблица: давление водяного пара

Температура
в °C
Давление пара
в mmHg (Torr)
Давление пара
в гектопаскалях hPa
-80 0,00041 0,00055
-75 0,000915 0,00122
-70 0,00196 0,00261
-65 0,00405 0,0054
-60 0,008101 0,0108
-55 0,0157 0,02093
-50 0,02952 0,03936
-45 0,05402 0,07202
-40 0,09631 0,1284
-39,5 0,1019 0,1359
-39 0,1078 0,1437
-38,5 0,114 0,1520
-38 0,1206 0,1607
-37,5 0,1274 0,1699
-37 0,1347 0,1796
-36,5 0,1423 0,1897
-36 0,1503 0,2004
-35,5 0,1587 0,2116
-35 0,1676 0,2235
-34,5 0,1769 0,2359
-34 0,1867 0,2490
-33,5 0,197 0,2627
-33 0,2078 0,2771
-32,5 0,2192 0,2923
-32 0,2311 0,3082
-31,5 0,2437 0,3249
-31 0,2568 0,3424
-30,5 0,2706 0,3608
-30 0,2851 0,3801
-29,5 0,3003 0,4004
-29 0,3162 0,4216
-28,5 0,333 0,4439
-28 0,3505 0,4673
-27,5 0,3688 0,4918
-27 0,3881 0,5174
-26,5 0,4083 0,5443
-26 0,4294 0,5725
-25,5 0,4515 0,6020
-25 0,4747 0,6329
-24,5 0,4989 0,6652
-24 0,5243 0,6991
-23,5 0,5509 0,7345
-23 0,5787 0,7716
-22,5 0,6078 0,8104
-22 0,6383 0,851
-21,5 0,6701 0,8934
-21 0,7034 0,9377
-20,5 0,7381 0,9841
-20 0,77451 1,0326
-19,5 0,81251 1,0833
-19 0,85222 1,1362
-18,5 0,89368 1,1915
-18 0,93698 1,2492
-17,5 0,98222 1,3095
-17 1,0295 1,3725
-16,5 1,0787 1,4382
-16 1,1302 1,5068
-15,5 1,1839 1,5783
-15 1,2399 1,653
-14,5 1,2983 1,7309
-14 1,3593 1,8122
-13,5 1,4228 1,8969
-13 1,489 1,9852
-12,5 1,5581 2,0773
-12 1,6300 2,1732
-11,5 1,705 2,2732
-11 1,7832 2,3774
-10,5 1,8646 2,4859
-10 1,9494 2,5990
-9,5 2,0377 2,7168
-9 2,1297 2,8394
-8,5 2,2254 2,9670
-8 2,325 3,0998
-7,5 2,4287 3,2380
-7 2,5366 3,3819
-6,5 2,6489 3,5316
-6 2,7657 3,6873
-5,5 2,8872 3,8492
-5 3,0134 4,0176
-4,5 3,1448 4,1927
-4 3,2813 4,3747
-3,5 3,4232 4,5639
-3 3,5707 4,7606
-2,5 3,724 4,9649
-2 3,8832 5,1772
-1,5 4,0486 5,3977
-1 4,2204 5,6267
-0,5 4,3987 5,8645
0 4,5840 6,1115
0,01 4,58780 6,11657
1 4,9286 6,5709
2 5,2954 7,0599
3 5,6861 7,5808
4 6,1021 8,1355
5 6,5449 8,7258
6 7,0158 9,3536
7 7,5164 10,021
8 8,0482 10,730
9 8,6130 11,483
10 9,2123 12,282
11 9,8483 13,130
12 10,522 14,028
13 11,237 14,981
14 11,993 15,990
15 12,795 17,058
16 13,642 18,188
17 14,539 19,384
18 15,487 20,647
19 16,489 21,983
20 17,546 23,393
21 18,663 24,882
22 19,841 26,453
23 21,085 28,111
24 22,395 29,858
25 23,776 31,699
26 25,231 33,639
27 26,763 35,681
28 28,376 37,831
29 30,071 40,092
30 31,855 42,470
31 33,730 44,969
32 35,700 47,596
33 37,769 50,354
34 39,942 53,251
35 42,221 56,290
36 44,613 59,479
37 47,121 62,823
38 49,750 66,328
39 52,506 70,002
40 55,391 73,849
41 58,413 77,878
42 61,577 82,096
43 64,886 86,508
44 68,349 91,124
45 71,968 95,950
46 75,749 100,99
47 79,709 106,27
48 83,834 111,77
49 88,147 117,52
50 92,648 123,52
51 97,343 129,78
52 102,24 136,31
53 107,35 143,12
54 112,67 150,22
55 118,23 157,62
56 124,01 165,33
57 130,03 173,36
58 136,29 181,71
59 142,82 190,41
60 149,61 199,46
61 156,67 208,88
62 164,02 218,67
63 171,65 228,85
64 179,59 239,43
65 187,83 250,42
66 196,39 261,83
67 205,28 273,68
68 214,51 285,99
69 224,09 298,76
70 234,03 312,01
71 244,33 325,75
72 255,02 340,00
73 266,11 354,78
74 277,59 370,09
75 289,49 385,95
76 301,82 402,39
77 314,58 419,41
78 327,80 437,03
79 341,48 455,27
80 355,63 474,14
81 370,28 493,67
82 385,43 513,87
83 401,10 534,76
84 417,30 556,35
85 434,04 578,67
86 451,33 601,73
87 469,21 625,56
88 487,67 650,17
89 506,73 675,58
90 526,41 701,82
91 546,72 728,90
92 567,68 756,84
93 589,31 785,68
94 611,61 815,41
95 634,61 846,08
96 658,34 877,71
97 682,78 910,30
98 707,98 943,90
99 733,95 978,52
100 760,00 1013,3
101 787,57 1050,0
102 815,86 1087,7
103 845,12 1126,7
104 875,06 1166,7
105 906,07 1208,0
106 937,92 1250,5
107 970,60 1294,0
108 1004,42 1339,12
109 1038,92 1385,11
110 1074,56 1432,63
111 1111,20 1481,48
112 1148,74 1531,53
113 1187,42 1583,10
114 1227,25 1636,20
115 1267,98 1690,50
120 1489,14 1985,36
125 1740,93 2321,05
130 2026,10 2701,24
135 2347,26 3129,42
140 2710,92 3614,26
145 3116,76 4155,34
150 3570,48 4760,25
175 6694,08 8924,71
200 11 659,16 15 544,27
225 19 123,12 25 495,40
250 29 817,84 39 753,85
275 44 580,84 59 436,23
300 64 432,8 85 903,3
325 90 447,6 120 587
350 124 001,6 165 321,9
360 139 893,2 186 508,9
365 148 519,2 198 009,3
366 150 320,4 200 410,7
367 152 129,2 202 822,3
368 153 960,8 205 264,2
369 155 815,2 207 736,5
370 157 692,4 210 239,2
371 159 584,8 212 762,2
372 161 507,6 215 325,8
373 163 468,4 217 939,9
373,946 165 452,0 220 584,5

Высокопроизводительная ультразвуковая техника! Ассортимент продукции Hielscher охватывает весь спектр от компактных лабораторных ультразвуковых аппаратов и настольных установок до полноценных промышленных ультразвуковых систем.

Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы от лабораторного до промышленного масштаба.

Будем рады обсудить ваш процесс.

✕