Обработка ультразвуком превосходит другие методы экстракции по скорости
Быстрота процедуры ультразвуковой экстракции и обусловленная ею экономия времени при производстве экстрактов являются одним из многих преимуществ ультразвуковой экстракции биоактивных соединений из растений. Ультразвуковую экстракцию научно сравнивали с альтернативными методами экстракции, такими как экстракция сверхкритическим CO2, мацерация, экстракция с нагреванием и обратным холодильником, экстракция по Сокслету или микроволновая экстракция, и результаты исследований доказывают значительное преимущество обработки ультразвуком в отношении скорости экстракции и выхода.
Обработка ультразвуком как быстрая процедура экстракции
Ультразвуковая экстракция биоактивных соединений хорошо известна благодаря высокому выходу, высококачественным экстрактам, короткому времени экстракции, низкому энергопотреблению и возможности работать с очень мягкими растворителями. Все эти факторы способствуют исключительно высокой общей эффективности ультразвуковой экстракции биоактивных компонентов из растительного сырья.
Ниже представлена подборка научных исследований, в которых ультразвуковая экстракция (также экстракция с помощью ультразвука / UAE) сравнивалась с другими методами экстракции, такими как мацерация, экстракция по Сокслету, экстракция с нагреванием и обратным холодильником, экстракция сверхкритическим CO2 и микроволновая экстракция.
Ультразвуковой гомогенизатор UP400St для высокоскоростной экстракции растительного сырья в периодическом режиме
| Область применения экстракции | Время ультразвуковой экстракции | Время экстракции альтернативным методом | Дополнительная информация | Источник |
|---|---|---|---|---|
| Экстракция антоцианов из ягод мирта | 5 min | 15 min микроволновая экстракция |
ультразвуковой гомогенизатор UP200S | Gonzalez et al., 2019 |
| Экстракция из листьев больдо | 5–30 min | 15–90 min мацерация |
ультразвуковой гомогенизатор UIP1000hdT «Мы видим, что при обработке ультразвуком в течение от 5 до 30 min выход эквивалентен выходу при обычной мацерации в течение от 15 до 90 min: UAE требует трети времени, необходимого для извлечения растворимого материала из листьев при обычной мацерации.» |
Petigny et al., 2013 |
| Экстракция суммарных фенолов и флавоноидов из шалфея | 11 min | 30 min обычная экстракция в водяной бане с шейкером при 60ºC |
ультразвуковые экстракторы UP100H, UP400S |
Dent et al., 2015 |
| Экстракция полифенолов из листьев оливы | 21 min | 60min обычная экстракция с нагреванием и обратным холодильником |
ультразвуковой гомогенизатор UP400S | Dobrinčić et al., 2020 |
| Экстракция биоактивных фенольных соединений из листьев Malva sylvestris | 49 min 48°C при 110W |
5 h экстракция в перемешиваемом слое при 150 rpm |
Ультразвуковой гомогенизатор UP200S Анализ методом ВЭЖХ показал, что концентрация биоактивных фенольных соединений значительно увеличилась (p≺0,05) при оптимальных условиях UAE . |
Bimakr et al., 2017 |
| Экстракция липидов из семян зимней дыни (Benincasa hispida) | ∼36 min | Экстракция сверхкритическим диоксидом углерода в сочетании с технологией циклического изменения давления (SCE-PST) (∼50 min), экстракция сверхкритическим CO2 (∼97 min) и обычная экстракция по Сокслету (∼360 min) | Сравнение экстракции сверхкритическим диоксидом углерода (sCO2), экстракции с помощью ультразвука (UAE), экстракции сверхкритическим диоксидом углерода в сочетании с технологией циклического изменения давления (SCE-PST) и экстракции по Сокслету показывает, что UAE является наиболее эффективным и быстрым методом экстракции. | Bimakr et al. (2015) |
Сравнение экстракции сверхкритическим диоксидом углерода (sCO2), экстракции с помощью ультразвука (UAE), экстракции сверхкритическим диоксидом углерода в сочетании с технологией циклического изменения давления (SCE-PST) и экстракции по Сокслету показывает, что UAE является наиболее эффективным и быстрым методом экстракции.
- Высокая эффективность экстракции
- Превосходный выход экстракции
- Быстрый процесс
- Низкие температуры
- Подходит для экстракции термолабильных соединений
- Совместимость с любым растворителем
- Низкое энергопотребление
- Экологичный метод экстракции
- Простая и безопасная эксплуатация
- Низкие инвестиционные и эксплуатационные затраты
- Круглосуточная работа 24/7 при высоких нагрузках
Высокопроизводительные ультразвуковые экстракторы для экспресс-выделения соединений
Современное ультразвуковое оборудование Hielscher позволяет быстро извлекать высококачественные биомолекулы из растений. Полный контроль параметров процесса, таких как амплитуда, температура, давление и подводимая энергия, позволяет обеспечить наиболее эффективные и наиболее мягкие условия экстракции, получая экстракты с неповреждёнными компонентами и высокой биоактивностью. Параметры ультразвуковой экстракции, такие как размер частиц сырья, тип растворителя, соотношение твёрдого материала и растворителя и время экстракции, можно оптимизировать для достижения наивысшей эффективности и наилучших общих результатов. Поскольку ультразвуковая экстракция является нетермическим методом экстракции, можно избежать термического разложения биоактивных компонентов, что обеспечивает превосходное качество экстракта.
В целом такие преимущества, как высокий выход, короткое время экстракции, низкая температура экстракции и сниженная потребность в растворителе, делают обработку ультразвуком предпочтительным методом экстракции.
Обработка ультразвуком превосходит микроволновую экстракцию при извлечении антоцианов из ягод мирта. Обработка ультразвуком в три раза быстрее микроволновой экстракции.
Сравнение ультразвуковой экстракции с обычной экстракцией в водяной бане с шейкером показывает значительное сокращение времени экстракции суммарных фенолов и флавоноидов из шалфея при использовании ультразвуковой экстракции. Ультразвуковая экстракция требует лишь трети времени экстракции в водяной бане с шейкером.
Ультразвуковая экстракция: проверенный метод в лаборатории и промышленности
Ультразвуковая экстракция широко применяется для извлечения любых видов биоактивных соединений из растительного сырья, грибов, водорослей, бактерий и клеток млекопитающих. Ультразвуковая экстракция зарекомендовала себя как простой, экономичный и высокоэффективный метод, который превосходит другие традиционные методы экстракции благодаря более высокому выходу и меньшей продолжительности обработки.
Благодаря доступности лабораторных, настольных и полностью промышленных ультразвуковых систем ультразвуковая экстракция сегодня является хорошо освоенной и надёжной технологией. Ультразвуковые экстракторы Hielscher установлены на промышленных предприятиях по всему миру для производства биоактивных соединений пищевого и фармацевтического качества.
В таблице ниже приведена приблизительная производительность обработки наших ультразвуковых гомогенизаторов:
| 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 |
| неприменимо | от 10 до 100L/min | UIP16000 |
| неприменимо | больше | группа устройств UIP16000 |
Свяжитесь с нами! / Задайте нам вопрос!
Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы для смешивания, диспергирования, эмульгирования и экстракции в лабораторном, пилотном и промышленном масштабе.
Литература / Ссылки
- 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.
Полезные сведения
Принцип работы ультразвуковой экстракции
Ультразвуковая экстракция – широко используемый метод выделения и разделения биоактивных компонентов из растительного сырья. Поскольку обработка ультразвуком совместима с любым типом растворителя, процедуру ультразвуковой экстракции можно оптимально разработать с учётом биоактивных соединений (то есть целевых соединений), их полярности, растворимости, чувствительности к нагреванию и других факторов. Адаптируя процесс обработки ультразвуком специально к определённому соединению или различным соединениям, можно выбрать наиболее подходящую конфигурацию для получения экстракта исключительно высокого качества.
Ультразвуковые волны, передаваемые в жидкость или суспензию, создают интенсивные колебания и акустическую кавитацию. Акустическая, также называемая ультразвуковой, кавитация определяется локально возникающими чрезвычайно высокими перепадами давления, силами сдвига и струями жидкости. Эти силы разрушают клеточные стенки, вызывают разрушение растительных клеток и усиливают массоперенос между внутренним содержимым клеток и растворителем. Благодаря этому биоактивные компоненты эффективно высвобождаются в окружающий растворитель, из которого целевые молекулы можно легко выделить и очистить (например, с помощью роторного испарения, перегонки с водяным паром или ВЭЖХ).
Ультразвуковая экстракция из растительных клеток: микроскопический поперечный срез (TS) показывает механизм действия при ультразвуковой экстракции из клеток (увеличение 2000x)
[источник: Vilkhu et al. 2011]
Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы от лабораторных до промышленных размеров.