Extrakcia hexánom so zvýšenou účinnosťou vďaka ultrazvuku

Ultrazvukové spracovanie pomocou sondy môže zlepšiť konvenčnú extrakciu hexánom zintenzívnením procesu a výrazným zvýšením jeho účinnosti. Ultrazvuková extrakcia zlepšuje prenos hmoty a narúša bunky, čím uvoľňuje cieľové bioaktívne látky do rozpúšťadla a dosahuje vyššie extrakčné výťažky v porovnaní so samotnými konvenčnými metódami. Extrakcia podporovaná ultrazvukom je vysoko účinná pri zvyšovaní výťažnosti extrakcie olejov vrátane repkového a ľanového oleja, pričom poskytuje kvalitné zloženie mastných kyselín a vyšší obsah bioaktívnych zložiek.

Extrakcia hexánom zlepšená výkonovým ultrazvukom

Ultrazvuková extrakcia je metóda intenzifikácie procesov, ktorá môže výrazne zlepšiť extrakciu v systéme tuhá látka – kvapalina a extrakciu rozpúšťadlom.

Obmedzenia konvenčnej extrakcie hexánom

Extrakcia hexánom je bežná technika používaná na extrakciu organických zlúčenín, najmä nepolárnych látok, z rôznych zdrojov, ako sú rastliny, semená alebo pôda. Hexán je uhľovodíkové rozpúšťadlo, ktoré je vysoko účinné pri rozpúšťaní a extrakcii lipidov, olejov a iných nepolárnych zlúčenín. Hexán sa vo veľkej miere používa na extrakciu olejov vďaka svojej schopnosti rozpúšťať nepolárne zlúčeniny (napr. oleje), ľahkému následnému oddeleniu oleja a úzkemu rozmedziu bodu varu (63–69°C).
Účinnosť procesov extrakcie hexánom sa však môže výrazne líšiť v závislosti od suroviny a extrakcie: extrakčný výťažok a čas extrakcie spolu do značnej miery korelujú. To znamená, že vysoký výťažok extraktu si vyžaduje dlhší čas zotrvania biomasy v hexánovom rozpúšťadle. Ďalším obmedzujúcim faktorom je často nedostatočné prenikanie hexánu do matrice biomasy. Pevné bunkové štruktúry sú väčšinou zmáčané hexánom na povrchu, zatiaľ čo vnútro buniek prichádza do kontaktu s hexánom len čiastočne. Takéto nedostatočné prenikanie vedie k neúplnej extrakcii, pretože cieľové látky, ako sú lipidy (t. j. mastné kyseliny, tuky, oleje), zostávajú vo vnútri bunkovej matrice.

Riešenie: extrakcia hexánom intenzifikovaná ultrazvukom

Sonikácia pomocou sondy, známa aj ako sonikácia ultrazvukovou sondou, je metóda, ktorá využíva ultrazvukové vlny s vysokou intenzitou na vytváranie akustických kavitačných bublín v kvapalnom prostredí. Tieto bubliny rýchlo kolabujú, pričom vytvárajú intenzívne lokálne energetické polia, mikroturbulencie a vysoké šmykové sily v rozpúšťadle.
Vďaka týmto ultrazvukom vytvoreným podmienkam s vysokou hustotou energie môže sonikácia pomocou sondy zintenzívniť a zlepšiť proces extrakcie hexánom viacerými spôsobmi:

• Zlepšený prenos hmoty: Sonikácia zlepšuje prenos hmoty medzi tuhou vzorkou a rozpúšťadlom. Mikroturbulencie a rýchly kolaps kavitačných bublín vytvárajú silné šmykové sily a lokálne zmeny tlaku. Tým sa narúša medzná vrstva okolo tuhej vzorky, čo podporuje uvoľňovanie cieľových zlúčenín do rozpúšťadla a zlepšuje tak účinnosť extrakcie.
• Zrýchlená extrakcia: Sonikácia urýchľuje kinetiku extrakcie zväčšením kontaktnej plochy medzi rozpúšťadlom a tuhou vzorkou. Kavitačné bubliny zabezpečujú premiešavanie a vytvárajú homogenizovanú zmes, čím zaisťujú tesný kontakt rozpúšťadla s celým povrchom tuhého materiálu a vedú k vyššej rýchlosti extrakcie.
• Narušenie bunkových štruktúr: Pri extrakcii z rastlinných materiálov môže sonikácia narúšať bunkové štruktúry, ako sú bunkové steny a membrány, a uľahčovať tak uvoľňovanie vnútrobunkových zložiek. To umožňuje účinnejšiu extrakciu lipidov a ďalších cieľových zlúčenín, ktoré môžu byť uzavreté v bunkách.
• Skrátený čas extrakcie: Vďaka kombinácii zvýšeného prenosu hmoty a zrýchlenej kinetiky extrakcie môže sonikácia pomocou sondy výrazne skrátiť čas extrakcie potrebný na dosiahnutie požadovaného výťažku. To môže byť obzvlášť prínosné pri spracovaní veľkých objemov vzoriek alebo pri aplikáciách citlivých na čas.

Vďaka týmto zlepšeným procesným faktorom môže ultrazvukové spracovanie pomocou sondy výrazne zlepšiť extrakciu hexánom. Ultrazvukovú extrakciu hexánom možno optimalizovať podľa konkrétnych extrahovaných zlúčenín a spracúvaných objemov. Intenzitu ultrazvuku (amplitúdu), trvanie, teplotu, tlak a usporiadanie extrakcie možno nastaviť tak, aby sa dosiahli optimálne výťažky extraktu za kratší čas extrakcie.

• Olej z rias
• Rastlinné oleje (sójový, ľanový, repkový, slnečnicový, z ryžových otrúb atď.)
• Éterické oleje
• Karyofylén
• Vanilkový oleorezín z vanilkových strukov
• Luteín z vaječného žĺtka
• Astaxantín z rias
• Odtučňovanie hmyzu

Soxhletova extrakcia intenzifikovaná ultrazvukom s použitím hexánu ako rozpúšťadla

Soxhletova extrakcia intenzifikovaná ultrazvukom je proces, ktorý kombinuje tradičnú Soxhletovu extrakciu s ultrazvukovými vlnami na zvýšenie účinnosti extrakcie. Soxhletova extrakcia je postup bežne používaný v laboratóriách a pri výrobe menších objemov extraktov, ako sú éterické oleje alebo určité bioaktívne zlúčeniny.
Hexán je bežne používaným rozpúšťadlom pri tomto procese, pretože účinne extrahuje lipidy z rôznych zdrojov vrátane olejov zo semien, oleja z rias, ako aj bioaktívnych zlúčenín na báze lipidov. Ultrazvukové spracovanie narúša bunkové štruktúry a podporuje extrakciu v systéme tuhá látka – kvapalina zvýšením prenosu hmoty a uvoľňovaním zlúčenín do rozpúšťadla. Rozpúšťadlo, ako je hexán, tak môže lepšie prenikať do tuhého materiálu a účinne rozpúšťať oleje (lipidy, mastné kyseliny). V dôsledku toho sa proces extrakcie zrýchľuje a skracuje sa čas potrebný na extrakciu požadovaných zlúčenín. Použitie ultrazvuku navyše môže znížiť potrebné množstvo rozpúšťadla, čím sa tento postup stáva šetrnejšou voľbou pre životné prostredie.
 

Ultrazvuková extrakcia umožňuje používanie miernejších, netoxických rozpúšťadiel

Ultrazvukové spracovanie nielen zlepšuje extrakciu hexánom, ale umožňuje aj používanie miernejších, netoxických rozpúšťadiel, ako sú etanol, vodný roztok etanolu, voda alebo prírodné hlboko eutektické rozpúšťadlá (DES, NADES). Vysoko účinné narúšanie buniek a prenos hmoty zabezpečované ultrazvukovými sondovými extraktormi poskytujú vynikajúce výsledky pri použití miernejších rozpúšťadiel. Ultrazvuková extrakcia v kombinácii s miernejšími, netoxickými rozpúšťadlami šetrnejšími k životnému prostrediu tak umožňuje získavať vysokokvalitné extrakty potravinárskej kvality, šetriť náklady a využívať ekologický proces extrakcie.

Vysokovýkonné ultrazvukové zariadenia na zlepšenú extrakciu hexánom

Hielscher Ultrasonics navrhuje, vyrába a dodáva vysokovýkonné ultrazvukové extraktory, ktoré možno ľahko integrovať do existujúcich zariadení na extrakciu hexánom alebo do Soxhletových extraktorov. Okrem dodávok, inštalácie a údržby poskytuje Hielscher svojim zákazníkom poradenstvo a vedenie počas skúšok uskutočniteľnosti, optimalizácie procesov a projektovania prevádzky až po konečnú inštaláciu a uvedenie extrakčného procesu do prevádzky.
Hlavnými výhodami ultrazvukových zariadení Hielscher sú úplná kontrola nad procesom, lineárna škálovateľnosť a schopnosť všetkých priemyselných ultrazvukových procesorov dosahovať veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy až do 200µm možno ľahko nepretržite udržiavať v prevádzke 24/7. Vysoké amplitúdy sú obzvlášť dôležité pri extrakcii z tvrdších bunkových štruktúr, ako sú semená a jadrá.
Náš technický personál a naše plne vybavené procesné laboratórium vám pomôžu svojimi znalosťami a odborným vedením!

Návrh, výroba a poradenstvo – kvalita vyrobená v Nemecku

Ultrazvukové zariadenia Hielscher sú známe svojimi najvyššími štandardmi kvality a konštrukčného návrhu. Robustnosť a jednoduchá obsluha umožňujú bezproblémovú integráciu našich ultrazvukových zariadení do priemyselných prevádzok. Ultrazvukové zariadenia Hielscher ľahko zvládajú drsné podmienky a náročné prostredia.

Hielscher Ultrasonics je spoločnosť s certifikáciou ISO a kladie osobitný dôraz na vysokovýkonné ultrazvukové zariadenia s najmodernejšou technológiou a jednoduchým používaním. Ultrazvukové zariadenia Hielscher sú samozrejme v súlade s požiadavkami CE a spĺňajú požiadavky UL, CSA a RoHs.

Nasledujúca tabuľka poskytuje predstavu o približnej spracovateľskej kapacite našich sonikátorov: