Ультразвуковая экстракция по Сокслету

Ультразвук улучшает традиционную экстракцию по Сокслету. Экстракция по Сокслету с применением ультразвука, также известная как Sono-Soxhlet, обеспечивает более высокий выход и сокращает время экстракции. Ультразвуковые аппараты Hielscher зондового типа можно легко интегрировать в любую классическую установку с экстрактором Сокслета.

Экстракция по Сокслету с применением обработки ультразвуком

Экстракция по Сокслету – часто используемый метод экстракции в системе «твёрдое тело – жидкость», применяемый в лабораториях синтеза или аналитических лабораториях. Она необходима, когда целевое соединение обладает лишь ограниченной растворимостью в растворителе, а примесь в этом растворителе нерастворима. Вкратце принцип работы экстракции по Сокслету можно описать как процесс с кипячением растворителя и возвратом его конденсата.
Ультразвук успешно применяют при экстракции по Сокслету для повышения выхода и сокращения продолжительности процесса. После завершения экстракции по Сокслету растворитель удаляют (например, с помощью роторного испарителя).

Проблемы традиционной экстракции по Сокслету:

Традиционная экстракция по Сокслету имеет существенные недостатки из-за большой продолжительности экстракции и большого объёма используемого растворителя. Кроме того, в традиционном экстракторе Сокслета отсутствует перемешивание. Перемешивание необходимо для ускорения процесса экстракции. Поскольку в традиционных экстракторах Сокслета используются большие объёмы растворителя, последующие выпаривание и концентрирование требуют значительных затрат энергии. Длительное пребывание экстрагированных соединений в нагреваемой колбе установки для экстракции по Сокслету часто отрицательно сказывается на качестве экстракта. Термолабильные целевые соединения разлагаются, поскольку в течение длительной экстракции материал подвергается нагреву при температуре кипения растворителя.

Решение: ультразвуковая экстракция по Сокслету

Мощный ультразвук усиливает массоперенос между образцом и растворителем. Благодаря этому требуется меньше растворителя. Продолжительность экстракции резко сокращается, поэтому экстракты не подвергаются длительному тепловому воздействию. Таким образом, нежелательное термическое разложение экстракта предотвращается или, по крайней мере, значительно уменьшается.
Ультразвук можно легко интегрировать в установку для экстракции по Сокслету – либо введя ультразвуковой излучатель (зонд, сонотрод) в камеру Сокслета, либо косвенно обрабатывая камеру Сокслета ультразвуком через стенку сосуда. Ультразвуковая экстракция по Сокслету – также известная как Sono-Soxhlet – обеспечивает более высокий выход за более короткое время экстракции в более мягких условиях.

Установки Sono-Soxhlet и Sono-Clevenger промышленного масштаба с ультразвуковым аппаратом UIP1000hdT
(©Vernes et al., 2020)

«Обработка ультразвуком как метод экстракции является эффективной технологией по сравнению с методами экстракции следовых количеств органических веществ из почв и осадков с кипячением и возвратом конденсата. Было доказано, что методы ультразвуковой экстракции позволяют извлекать сопоставимые или даже большие количества (Song et al., 2002) углеводородов, чем другие методы экстракции […]. В зависимости от типа загрязняющих веществ и матрицы обработка ультразвуком может иметь преимущество в виде более короткого времени экстракции. Для более эффективной и воспроизводимой экстракции во многих случаях требуется оптимизация параметров ультразвуковой экстракции, включая тип или состав растворителя, время экстракции, загрузку образца и содержание воды (Berset et al., 1999). Методы обработки ультразвуком обычно позволяют проводить экстракцию с относительно низкими затратами, используя небольшие объёмы органического растворителя без необходимости в сложной лабораторной стеклянной посуде и приборном оснащении.»
[Oluseyi et al. 2011]

Преимущества экстракции Sono-Soxhlet

Экстракция Sono-Soxhlet представляет собой вариант традиционного метода экстракции по Сокслету, в котором для улучшения процесса экстракции используется ультразвук высокой интенсивности. Метод Sono-Soxhlet обладает рядом преимуществ, подтверждённых научными исследованиями, в том числе:

• Повышенная эффективность экстракции: Экстракция Sono-Soxhlet повышает эффективность извлечения за счёт разрушения клеточных стенок растительных материалов или других матриц образцов. Акустическая кавитация, создаваемая интенсивными ультразвуковыми волнами, улучшает массоперенос и усиливает проникновение растворителя в образец, тем самым повышая выход экстрагируемых соединений.
• Сокращение времени экстракции: Экстракция Sono-Soxhlet значительно сокращает время экстракции по сравнению с традиционной экстракцией по Сокслету. Поскольку ультразвук ускоряет массоперенос и диффузию, для извлечения аналитов и соединений растительного происхождения требуется лишь непродолжительная обработка. Сокращение продолжительности экстракции также означает повышение производительности обработки образцов.
• Снижение потребления растворителя: Сочетание экстракции по Сокслету и ультразвуковой экстракции снижает потребление растворителя. Это не только способствует экономии средств, но и сводит к минимуму воздействие на окружающую среду.
• Универсальность применения: Экстракция Sono-Soxhlet универсальна и может применяться к широкому спектру матриц образцов, включая растительные материалы, пищевые продукты, полимеры и образцы объектов окружающей среды. Возможность адаптации делает её ценным инструментом в различных научных областях, таких как фитохимия, химия и анализ объектов окружающей среды.
• Зелёная химия: Экстракция Sono-Soxhlet соответствует принципам зелёной химии благодаря сокращению количества отходов и потребления энергии. Её эффективность и снижение использования растворителя способствуют проведению более экологичных процессов экстракции.

Эти преимущества экстракции Sono-Soxhlet способствуют повышению эффективности процесса, экономии времени и энергии, а также экологичности. Основные преимущества экстракции Sono-Soxhlet заключаются в повышении эффективности экстракции, сокращении времени обработки, снижении потребления растворителя, универсальности и вкладе в зелёную химию.
Воспользуйтесь преимуществами экстракции по Сокслету с применением ультразвука и свяжитесь с нами прямо сейчас для получения дополнительной информации!

Литература / Ссылки

• Djenni, Zoubida; Pingret, Daniella; Mason, Timothy J.; Chemat, Farid (2012): Sono–Soxhlet: In Situ Ultrasound-Assisted Extraction of Food Products. Food Analytical Methods. 2012.
• Luque-García, J.L.; Luque de Castro, M.D. (2004): Ultrasound-assisted Soxhlet extraction: an expeditive approach for solid sample treatment. Application to the extraction of total fat from oleaginous seeds. Journal of Chromatography A 1034, 2004. 237–242.
• Léa Vernès, Maryline Vian, Farid Chemat (2020): Chapter 12 — Ultrasound and Microwave as Green Tools for Solid-Liquid Extraction. Editor(s): Colin F. Poole, In Handbooks in Separation Science, Liquid-Phase Extraction, Elsevier, 2020. 355-374.
• Sueli Rodrigues, Fabiano A.N. Fernandes (2017): Chapter 14 — Extraction Processes Assisted by Ultrasound, In: Editor(s): Daniela Bermudez-Aguirre: Ultrasound: Advances for Food Processing and Preservation. Academic Press, 2017. 351-368.
• Oluseyi, T.; Olayinka, K.; Alo, B.; Smith, R. M. (2011): Comparison of extraction and clean-up techniques for the determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in contaminated soil samples. African Journal of Environmental Science and Technology Vol. 5/7, 2011. 482-493.
• Pngret, Danielle; Chemat, Farid; Cravotto, Giancarlo (2012): Ultrasound Combined with Conventional and Innovative Techniques for Extraction of Natural Products. Oral Communication — 13th Meeting of the European Society of Sonochemistry July 01–05, 2012, Lviv – Ukraine. 2012.
• Wang, L.; Weller, C. L. (2006): Recent advances in extraction of nutraceuticals from plants. Trends in Food Science & Technology 17, 2006. 300–312.

Полезные сведения

Ультразвуковые гомогенизаторы успешно используются для экстракции в лабораториях и в промышленном производстве, например в фармацевтической и пищевой промышленности, а также для биологических исследований и анализа. Широкий ассортимент ультразвуковых устройств Hielscher позволяет собрать оптимальную технологическую установку – отвечающую требованиям процесса к высокому качеству и производительности.