Ультразвуковое исследование превосходит другие методы экстракции по скорости
Быстрая процедура ультразвуковой экстракции и, как следствие, экономия времени при производстве экстракта являются одним из многих преимуществ ультразвуковой экстракции биологически активных соединений из растений. Ультразвуковая экстракция была научно сравнена с альтернативными методами экстракции, такими как сверхкритическая экстракция CO2, мацерация, тепловой рефлюкс, экстракция по методу Сокслета или микроволновая экстракция, и результаты исследований доказывают значительное преимущество ультразвуковой экстракции в отношении скорости экстракции и выхода.
Ультразвуковое исследование как процедура быстрой экстракции
Ультразвуковая экстракция биологически активных соединений хорошо известна своим высоким выходом, высококачественными экстрактами, коротким временем экстракции, низким энергопотреблением и способностью работать с очень мягкими растворителями. Все эти факторы способствуют исключительной общей эффективности ультразвуковой экстракции биологически активных компонентов из растительного сырья.
Ниже вы можете ознакомиться с подборкой отчетов о научных исследованиях, в которых ультразвуковая экстракция (также ультразвуковая экстракция / UAE) сравнивали с другими методами экстракции, такими как мацерация, Сокслет, тепловой рефлюкс, сверхкритический CO2и микроволновая экстракция.
Ультразвуковой аппарат УП400Ст для высокоскоростной экстракции растительных компонентов в периодическом режиме
| Применение экстракции | Время ультразвуковой экстракции | Время альтернативного метода экстракции | Дополнительная информация | Источник |
|---|---|---|---|---|
| Экстракция антоцианов из ягод мирта | 5 мин | 15 мин микроволновый |
Ультразвуковой аппарат UP200S | Gonzalez et al., 2019 |
| Извлечение листьев Болдо | 5-30 мин | 15-90 мин мацерация |
Ультразвуковой аппарат UIP1000hdT “We can see that from 5 to 30 min of sonication, the yield is equivalent to the yield of conventional maceration at 15 to 90 min: UAE requires a third of the time to extract the soluble material of the leaves in conventional maceration.” |
Petigny et al., 2013 |
| Экстракция общих фенолов и флавоноидов из шалфея | 11 мин | 30 мин традиционная вытяжка с помощью шейкера с водяной баней при температуре 60ºC |
Ультразвуковые экстракторы УП100Ч, УП400С |
Dent et al., 2015 |
| Экстракция полифенолов листьев оливы | 21 мин | 60 мин Традиционная тепловая дефлегмация |
Ультразвуковой аппарат UP400S | Dobrinčić et al., 2020 |
| Экстракция биоактивных фенольных соединений из листьев Malva sylvestris | 49 мин 48°C при 110 Вт |
5 ч Вытяжка с перемешиванием при 150 об/мин |
Ультразвуковой аппарат UP200S Анализ ВЭЖХ показал, что концентрация биоактивных фенольных соединений значительно увеличилась (p≺0,05) при оптимальном UAE условия. |
Bimakr et al., 2017 |
| Экстракция липидов из семян зимней дыни (Benincasa hispida) | ∼36 мин | Сверхкритическая экстракция углекислого газа в сочетании с методом перепада давления (SCE-PST) (∼50 мин), сверхкритический СО2 (∼97 мин) и обычной экстракцией по методу Сокслета (∼360 мин) | Сравнение сверхкритического диоксида углерода (sCO2), ультразвуковая экстракция (UAE), сверхкритическая экстракция углекислого газа в сочетании с методом колебаний давления (SCE-PST) и экстракция по методу Сокслета показывает, что ОАЭ является наиболее эффективным и быстрым методом экстракции. | Бимакр и др. (2015) |
Сравнение сверхкритического диоксида углерода (sCO2), ультразвуковая экстракция (UAE), сверхкритическая экстракция углекислого газа в сочетании с методом колебаний давления (SCE-PST) и извлечение Сокслета 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
- Совместим с любым растворителем
- Низкое энергопотребление
- Техника экстракции зеленого сырья
- Простая и безопасная эксплуатация
- Низкие инвестиционные и эксплуатационные расходы
- Работа в режиме 24/7 в тяжелых условиях эксплуатации
Высокопроизводительные ультразвуковые экстракторы для экспресс-выделения соединений
Современное ультразвуковое оборудование Hielscher позволяет быстро извлекать высококачественные биомолекулы из растений. Полный контроль над параметрами процесса, такими как амплитуда, температура, давление и потребляемая энергия, позволяет создавать наиболее эффективные и мягкие условия экстракции для получения неповрежденных, высокобиологически активных экстрактов. Оптимизация параметров ультразвуковой экстракции, таких как размер частиц сырья, тип растворителя, соотношение твердых частиц и растворителей и время экстракции, может быть оптимизирована для достижения максимальной эффективности и наилучших общих результатов. Поскольку ультразвуковая экстракция является нетермическим методом экстракции, можно избежать термической деградации биологически активных ингредиентов, что приводит к превосходному качеству экстракта.
В целом, такие преимущества, как высокий выход, короткое время экстракции, низкая температура экстракции и сниженные требования к растворителям, делают ультразвуковую обработку предпочтительным методом экстракции.
Ультразвуковое излучение превосходит микроволновое в экстракции антоцианов из ягод мирта. Ультразвуковая обработка происходит в три раза быстрее, чем микроволновая экстракция.
Сравнение ультразвукового и обычного использования шейкера с водяной баней показывает значительно меньшее время экстракции общих фенолов и флавоноидов из шалфея при использовании ультразвуковой экстракции. Для ультразвуковой экстракции требуется всего одна треть времени экстракции с помощью шейкера на водяной бане.
Ультразвуковая экстракция: зарекомендовала себя в лаборатории и промышленности
Ультразвуковая экстракция широко применяется для извлечения любого вида биологически активных соединений из растительных компонентов, грибов, водорослей, бактерий и клеток млекопитающих. Ультразвуковая экстракция зарекомендовала себя как простая, экономичная и высокоэффективная система, которая превосходит другие традиционные методы экстракции более высоким выходом экстракции и более короткой продолжительностью обработки.
Благодаря наличию лабораторных, настольных и полностью промышленных ультразвуковых систем, ультразвуковая экстракция в настоящее время является хорошо зарекомендовавшей себя и надежной технологией. Ультразвуковые экстракторы Hielscher установлены во всем мире на промышленных предприятиях по производству пищевых и фармацевтических биоактивных соединений.
В таблице ниже приведена примерная производительность обработки наших ультразвуковых аппаратов:
| Объем партии | Расход | Рекомендуемые устройства |
|---|---|---|
| от 1 до 500 мл | От 10 до 200 мл/мин | УП100Ч |
| от 10 до 2000 мл | от 20 до 400 мл/мин | УП200Хт, УП400Ст |
| 0.1 до 20 л | 0от 0,2 до 4 л/мин | УИП2000HDT |
| От 10 до 100 л | От 2 до 10 л/мин | УИП4000HDT |
| н.а. | От 10 до 100 л/мин | UIP16000 |
| н.а. | больше | Кластер UIP16000 |
Свяжитесь с нами! / Спросите нас!
Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы для смешивания, диспергирования, эмульгирования и экстракции в лабораторном, пилотном и промышленном масштабе.
Литература / Литература
- 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.
Факты, которые стоит знать
Принцип работы ультразвуковой экстракции
Ультразвуковая экстракция является широко используемым методом выделения и отделения биологически активных компонентов из растительного сырья. Поскольку ультразвуковая обработка совместима с любым типом растворителя, процедура ультразвуковой экстракции может быть оптимально спроектирована с учетом биологически активных соединений (т.е. целевых соединений), их полярности, растворимости, термочувствительности и других факторов. Адаптируя процесс ультразвуковой обработки конкретно к определенному соединению или различным соединениям, можно выбрать наиболее идеальную установку для получения экстракта необычайно высокого качества.
Ультразвуковые волны, связанные с жидкостью или суспензией, создают интенсивные вибрации и акустическую кавитацию. Акустическая или ультразвуковая кавитация определяется локально возникающими чрезвычайно высокими перепадами давления, поперечными силами и струями жидкости. Эти силы разрушают клеточные стенки, разрушают растительные клетки и усиливают массоперенос между внутренней частью клетки и растворителем. Таким образом, биологически активные ингредиенты эффективно высвобождаются в окружающий растворитель, откуда молекулы-мишени могут быть легко выделены и очищены (например, путем испарения ротора, дистилляции паром или ВЭЖХ).
Ультразвуковая экстракция из клеток растений: микроскопический поперечный срез (ТС) показывает механизм действий при ультразвуковой экстракции из клеток (увеличение 2000х)
[источник: Vilkhu et al. 2011]
Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы от лаборатория Кому промышленного размера.