Ultrazvuková extrakcia Soxhlet

Ultrazvuk zlepšuje konvenčnú Soxhletovu extrakciu. Ultrazvukom asistovaná extrakcia Soxhlet, známa aj ako Sono-Soxhlet, vedie k vyšším výťažkom a kratším časom extrakcie. Sondy Hielscher je možné ľahko integrovať do akéhokoľvek klasického nastavenia odsávača Soxhlet.

Soxhletova extrakcia pomocou ultrazvuku

Soxhletova extrakcia je často používaná metóda extrakcie tuhá látka a kvapalina používaná v syntetickom alebo analytickom laboratóriu a je potrebná, keď požadovaná zlúčenina vykazuje iba obmedzenú rozpustnosť v rozpúšťadle a nečistota je v tomto rozpúšťadle nerozpustná. Stručne povedané, princíp činnosti Soxhletovej extrakcie možno opísať ako reflux na báze rozpúšťadla.
Ultrazvuk je úspešne integrovaný do Soxhletovej extrakcie, aby sa zvýšila výťažnosť a skrátilo trvanie. Po dokončení Soxhletovej extrakcie sa rozpúšťadlo odstráni (napr. pomocou rotačnej výparníka).

Problémy s konvenčnou Soxhletovou extrakciou:

Tradičná Soxhletova extrakcia má veľké nevýhody kvôli dlhému trvaniu extrakcie a veľkému množstvu použitého rozpúšťadla. Okrem toho konvenčnému Soxhletovmu extraktoru chýba miešanie. Na urýchlenie procesu extrakcie je potrebné miešanie. Keďže bežné Soxhletove extraktory používajú veľké množstvo rozpúšťadiel, následné odparovanie a koncentrácia si vyžadujú veľa energie. Kvalita extraktu je často negatívne ovplyvnená dlhou retenčnou dobou extrahovaných zlúčenín vo vyhrievanej žiarovke Soxhletovej extrakčnej zostavy. Termolabilné cieľové zlúčeniny sa rozkladajú, keď je materiál počas dlhého trvania extrakcie vystavený teplu bodu varu rozpúšťadla.

Riešenie: Ultrazvuková extrakcia Soxhlet

Výkonný ultrazvuk zvyšuje prenos hmoty medzi vzorkou a rozpúšťadlom. Preto je potrebné menej rozpúšťadla. Trvanie extrakcie sa drasticky skráti, aby extrakty neboli vystavené dlhodobému pôsobeniu tepla. Tým sa zabráni nežiaducemu tepelnému rozkladu extraktu alebo sa aspoň výrazne zníži.
Ultrazvuk je možné ľahko integrovať do Soxhletovej extrakčnej zostavy – buď zavedením ultrazvukového klaksónu (sonda, sonotroda) do Soxhletovej komory alebo sonikáciou Soxhletovej komory nepriamo cez stenu cievy. Ultrazvuková Soxhletova extrakcia – tiež známy ako Sono-Soxhlet – Výsledkom sú vyššie výťažky pri kratšom čase extrakcie za miernejších podmienok extrakcie.

Priemyselné nastavenia Sono-Soxhlet a Sono-Clevenger s Sonicator UIP1000hdT
(©Vernes a kol., 2020)

“Ultrazvuk ako extrakčná metóda je účinnou technikou v porovnaní s refluxnými metódami na extrakciu stopových organických látok z pôdy a sedimentov. Ukázalo sa, že ultrazvukové extrakčné techniky vytvárajú porovnateľné alebo dokonca väčšie množstvá uhľovodíkov (Song et al., 2002) ako iné techniky extrakcie […]. V závislosti od typu kontaminantov a matrice môže mať sonikácia výhodu rýchlejších časov extrakcie. Optimalizácia parametrov ultrazvukovej extrakcie vrátane typu rozpúšťadla alebo zloženia rozpúšťadla, času extrakcie, zaťaženia vzorky a obsahu vody je potrebná mnohokrát pre efektívnejšie a reprodukovateľnejšie extrakcie (Berset et al., 1999). Ultrazvukové techniky zvyčajne poskytujú relatívne lacnú metódu s použitím malých objemov organického rozpúšťadla bez potreby prepracovaného skla a prístrojového vybavenia.”
[Oluseyi a kol. 2011]

Výhody extrakcie Sono-Soxhlet

Sono-Soxhletova extrakcia je variantom tradičnej Soxhletovej extrakčnej techniky, ktorá zahŕňa ultrazvuk s vysokou intenzitou na zlepšenie procesu extrakcie. Technika Sono-Soxhlet ponúka niekoľko výhod podložených vedeckým výskumom a štúdiami, ktoré zahŕňajú:

• Zvýšená účinnosť odsávania: Sono-Soxhletova extrakcia zvyšuje účinnosť extrakcie rozkladom bunkových stien rastlinných materiálov alebo iných matríc vzoriek. Akustická kavitácia vytvorená intenzívnymi ultrazvukovými vlnami zlepšuje prenos hmoty a zvyšuje prienik rozpúšťadla do vzorky, čím zvyšuje výťažnosť extrahovaných zlúčenín.
• Skrátený čas extrakcie: Sono-Soxhletova extrakcia výrazne skracuje čas extrakcie v porovnaní s konvenčnou Soxhletovou extrakciou. Keďže ultrazvuk podporuje rýchlejší prenos a difúziu hmoty, extrakcia analytov a botanických zlúčenín trvá len krátke ošetrenie. Kratšia doba odsávania znamená aj vyššiu kapacitu.
• Nižšia spotreba rozpúšťadiel: Kombinácia Soxhletovej a ultrazvukovej extrakcie vedie k zníženiu spotreby rozpúšťadla. To prispieva nielen k úspore nákladov, ale aj minimalizuje vplyv na životné prostredie.
• Všestrannosť aplikácie: Extrakcia Sono-Soxhlet je všestranná a možno ju aplikovať na širokú škálu matríc vzoriek vrátane rastlinných materiálov, potravinárskych výrobkov, polymérov a vzoriek životného prostredia. Jeho prispôsobivosť z neho robí cenný nástroj v rôznych vedeckých oblastiach, ako je fytochémia, chémia a environmentálna analýza.
• Zelená chémia: Extrakcia Sono-Soxhlet je v súlade s princípmi zelenej chémie znížením odpadu a spotreby energie. Jeho účinnosť a znížená spotreba rozpúšťadiel prispievajú k ekologickejším extrakčným procesom.

Tieto prospešné aspekty extrakcie Sono-Soxhlet prispievajú k zlepšeniu efektívnosti procesov, časovej a energetickej účinnosti, ako aj k šetrnosti k životnému prostrediu. Hlavné výhody extrakcie Sono-Soxhlet sú založené na zvýšenej účinnosti extrakcie, skrátenom čase spracovania, nižšej spotrebe rozpúšťadla, všestrannosti a príspevku k zelenej chémii.
Využite ultrazvukovo vylepšenú Soxhletovu extrakciu a kontaktujte nás pre viac informácií!

Literatúra / Referencie