Extrakcia superkritickými fluidmi zdokonalená výkonovým ultrazvukom
Ultrazvuková extrakcia sa samostatne alebo v kombinácii s alternatívnymi extrakčnými metódami, ako je extrakcia rozpúšťadlom alebo extrakcia pomocou extraktorov so superkritickým CO2 úspešne používa na získavanie celého spektra kanabinoidov z rastliny konopy (technickej konopy aj marihuany). Hlavnou kanabinoidnou zložkou marihuany je Δ9-tetrahydrokanabinol (Δ9-THC) so svojimi dobre známymi psychotropnými účinkami. Ďalšie významné kanabinoidy s nižšou alebo žiadnou psychotropnou aktivitou sa nachádzajú v technickej konope aj marihuane a zahŕňajú kyselinu kanabidiolovú (CBDA), kanabidiol (CBD), kanabigerol (CBG), kanabichromén (CBC), kanabinol (CBN) a kanabicyklol (CBL), spolu s ďalšími príbuznými homológmi C19.
Ultrazvukom zdokonalená extrakcia superkritickým CO2
Kombinácia vysokovýkonného ultrazvuku a extraktorov so superkritickými fluidmi (SFE) je vysoko účinnou a čistou metódou na urýchlenie a zlepšenie procesov prenosu hmoty. Prenos hmoty medzi surovinou (napr. rastlinným materiálom, ako sú listy, kvety, púčiky atď.) a rozpúšťadlom (napr. superkritickým CO2) je limitujúcim faktorom pri extrakčných procesoch. Obmedzený prenos hmoty znižuje účinnosť extrakcie. Na kompenzáciu nedostatočnej účinnosti je potrebné buď predĺžiť čas extrakcie, alebo sa uspokojiť s nižším výťažkom extrakcie.
Vysokovýkonná sonikácia je osvedčenou technológiou na intenzifikáciu pomalých reakcií zlepšením prenosu hmoty medzi dvoma fázami. Prostredníctvom intenzívnych vibrácií, šmykových síl a premiešavania vyvolaného turbulenciami výkonový ultrazvuk výrazne zvyšuje rýchlosť, s akou sa extrahovaná surovina dostáva do kontaktu s rozpúšťadlom. Výsledkom sú vyššie výťažky extrakcie a kratší čas extrakcie. Sonikácia zvyšuje účinnosť extrakcie pri akomkoľvek type extraktora so superkritickými fluidmi:
- zvýšením výťažku
- skrátením času extrakcie
- znížením požadovaného tlaku
- zlepšením celkovej výrobnej kapacity
UIP2000hdT ako ultrazvukový extraktor možno prírubovo pripojiť k extrakčným kolónam so superkritickým CO
Ultrazvukové zlepšenie prenosu hmoty pri extrakčných procesoch so superkritickým CO2 možno jednoducho dosiahnuť zabudovaním vysokovýkonnej ultrazvukovej sondy, napríklad Cascatrode, do extraktora so superkritickými fluidmi. Sondy Hielscher Ultrasonics (známe aj ako ultrazvukové rohy či sonotródy) možno pripojiť pomocou štandardného prírubového tesnenia a sú kompatibilné s konektormi swedge lock. Vďaka tomu je inštalácia aj prevádzka jednoduchá a bezpečná. Keďže všetky sonikátory Hielscher sú známe svojou robustnosťou a nepretržitým výkonom, systém po inštalácii vyžaduje len minimálnu údržbu.
Sonikátory a sondy Hielscher sú k dispozícii pre
- malé / laboratórne extraktory so superkritickými fluidmi
- polopriemyselnú mierku
- priemyselnú mierku
Ultrazvukový extraktor zabudovaný do systému so superkritickým CO2 na zlepšenie prenosu hmoty. Tým sa zvyšuje výťažok extrakcie a znižuje čas aj teplota extrakcie.
obrázok a štúdia: Hu et al. 2007
Prípadová štúdia ultrazvukom zdokonalenej extrakcie superkritickým CO2
Extrakcia zázvoru: Balachandran et al. (2006) skúmali účinnosť ultrazvukom podporovanej extrakcie superkritickým CO2 pomocou sonikátora UIP500hdT od spoločnosti Hielscher. Skúmali vplyv ultrazvuku na superkritickú extrakciu s použitím lyofilizovaného zázvoru. „Výťažok štipľavých zlúčenín zo zázvoru sa vplyvom ultrazvuku výrazne zvyšuje, pričom ku koncu extrakcie dosahuje zlepšenie až 30%.“ (Balachandran et al. 2006)
Prečítajte si viac o ultrazvukovej extrakcii zázvoru!
Snímky častíc zázvoru z FESEM. (A) Experimenty bez sonikácie, (B) experimenty so sonikáciou pomocou zariadenia UIP500hdT .
Obrázok a štúdia: Balachandran et al. 2006
- zintenzívniť prenos hmoty počas SFE
- zvýšiť výťažky extraktov
- urýchliť extrakciu SFE
- ľahko zvládať vysoké tlaky
- spracovávať rôzne suroviny
- byť dodatočne zabudované do existujúcich systémov SFE
- byť flexibilne inštalované
- byť presne riadené
- byť ovládané na diaľku
- byť bezpečne prevádzkované
Vysokovýkonné ultrazvukové extraktory na extrakciu superkritickými fluidmi
Sonikátory Hielscher možno jednoducho zabudovať do akéhokoľvek bežného extraktora so superkritickým CO2 na zlepšenie prenosu hmoty, a tým aj zvýšenie výťažku extrakcie.
Ultrazvukové sondy typu CascatrodeTM sú obzvlášť vhodné na integráciu do extraktora s CO2 , pretože kaskatródy Hielscher majú veľkú plochu povrchu, ktorá vyvoláva silnú kavitáciu vo veľkých nádržiach extrakčných systémov s CO2 , a preto dokážu ľahko spracovávať veľké objemy. Robustné a spoľahlivé priemyselné ultrazvukové procesory Hielscher Ultrasonics dokážu poskytovať veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy až 200µm možno bez problémov udržiavať nepretržite v prevádzke 24/7. Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii ultrazvukové sonotródy na mieru. Spoľahlivá nepretržitá prevádzka pri vysokých amplitúdach, ako aj robustnosť a nízke nároky na údržbu ultrazvukových extraktorov Hielscher z nich robia ideálne zariadenia na zabudovanie do výskumných, vývojových a komerčných extraktorov so superkritickým / subkritickým CO2 .
- trvalo vysoký výkon
- prevádzka 24/7/365
- presné riadenie procesu
- robustnosť
- nízke nároky na údržbu
- bezpečná a jednoduchá obsluha
- diaľkové ovládanie cez prehliadač
Nasledujúca tabuľka poskytuje predstavu o približnej spracovateľskej kapacite našich sonikátorov:
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 10 až 2000mL | 20 až 400mL/min | UP200St, UP400St |
| 0,1 až 8L | 0,2 až 2L/min | UIP500hdT |
| 0,1 až 20L | 0,2 až 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100L | 2 až 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 až 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | vyšší | zoskupenie zariadení UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Literatúra / referencie
- S. Balachandran, S.E. Kentish, R. Mawson, M. Ashokkumar (2006): Ultrasonic enhancement of the supercritical extraction from ginger. Ultrasonics Sonochemistry
Volume 13, Issue 6, Sept. 2006. 471-479. - Yanxiang Gao, Bence Nagy, Xuan Liu, Béla Simándi, Qi Wang (2009): Supercritical CO2 extraction of lutein esters from marigold (Tagetes erecta L.) enhanced by ultrasound. The Journal of Supercritical Fluids. Volume 49, Issue 3, 2009. 345-350.
- E. Riera, A. Blanco, J. García, J. Benedito, A. Mulet, J. A. Gallego-Juárez, M. Blasco (2010): High-power ultrasonic system for the enhancement of mass transfer in supercritical CO2 extraction processes. Ultrasonics, 50, 2010, 306-309.
- Ai-jun Hu, Shuna Zhao, Hanhua Liang, Tai-qiu Qiu, Guohua Chen (2007): Ultrasound assisted supercritical fluid extraction of oil and coixenolide from adlay seed. Ultrasonics Sonochemistry Volume 14, Issue 2, Feb. 2007. 219-224.
Vysokovýkonná ultrazvuková technika! Sortiment spoločnosti Hielscher pokrýva celé spektrum od kompaktného laboratórneho sonikátora cez stolové jednotky až po plne priemyselné ultrazvukové systémy.