Ultrazvuková extrakcia tabaku
Konvenčná extrakcia tabaku je pomalý a časovo náročný proces, ktorý zahŕňa použitie toxických rozpúšťadiel pri vysokých teplotách, čo robí proces nebezpečným. Ultrazvukom asistovaná extrakcia alkaloidov z tabaku môže byť spustená pomocou vody alebo jemných rozpúšťadiel v rýchlom procese niekoľkých minút. Ultrazvukom extrahované alkaloidy, ako je nikotín z tabaku, sa uvoľňujú rýchlym a vysoko účinným postupom, ktorý poskytuje vysoké výťažky plnospektrálneho extraktu (obsahujúceho nikotín, nornikotín, kyselinu chlorogénovú, kyselinu 5-kafeoylchinovú, rutín, kyselinu kávovú a skopoletín, solanesol atď.).
Ultrazvuková extrakcia tabaku
Ultrazvukom asistovaná extrakcia je rýchla, účinná a pohodlná metóda extrakcie, ktorá je založená na aplikácii výkonového ultrazvuku. Intenzívne ultrazvukové vlny vytvárajú rýchly mikropohyb a akustickú kavitáciu v systémoch pevná látka-kvapalina (napr. rastlinný materiál v rozpúšťadle, napr. tabakové listy v etanole), čo vedie k zvýšenému prenosu hmoty, ako aj k zrýchlenému procesu extrakcie. V porovnaní s inými pokročilými extrakčnými technikami, ako je extrakcia superkritickou kvapalinou a extrakcia iónových párov, je ultrazvukom asistovaná extrakcia výrazne ekonomickejšia, šetrnejšia k životnému prostrediu, bezpečnejšia a jednoduchšia na používanie. Preto je ultrazvuková extrakcia preferovanou extrakčnou technikou na uvoľňovanie bioaktívnych zlúčenín z rastlín.
Výsledkom ultrazvukovej extrakcie je širokospektrálny extrakt obsahujúci nikotín, ktorý je primárnym alkaloidom s 94–98 % celkového obsahu alkaloidov v tabaku, ako aj alkaloidy nornikotín, anabazín, anatabín, kotinín a myomín.
Prečítajte si viac o extrakcii alkaloidov z rastlinného materiálu pomocou ultrazvukového zariadenia typu sondy!
Sonicator UP400St (400 wattov) na extrakciu alkaloidov, ako je nikotín, nornikotín, kyselina chlorogénová atď. z tabakových listov.
Plnospektrálne tabakové extrakty so sonikáciou
Alkaloidy ako nikotín a nornikotín, kyselina chlorogénová, fenoly, solanesol a ďalšie bioaktívne zlúčeniny môžu byť rýchlo, efektívne a bezpečne izolované pomocou ultrazvukovej extrakcie. Konvenčná extrakcia tabaku zahŕňa použitie toxických rozpúšťadiel, ako je heptán, pri vysokých teplotách, čo mení proces extrakcie na nebezpečný postup. Celý konvenčný proces odsávania trvá približne 24 hodín a je preto veľmi časovo náročný.
Ultrazvuková extrakcia sa môže vykonávať ako extrakcia studenou vodou alebo pomocou jemných rozpúšťadiel, ako je etanol alebo zmes etanolu a vody pri izbovej teplote alebo mierne zvýšenej teplote. Sonikácia trvá niekoľko minút, čo zmení extrakciu na rýchly postup. Okrem toho je proces pri použití vody alebo jemných rozpúšťadiel úplne bezpečný a pohodlný.
Ultrazvukom vyrábané plnospektrálne extrakty obsahujú primárny alkaloid nikotín, ako aj sekundárne alebo menšie alkaloidy, ako je anabazín alebo 3-(2-piperidinyl)pyridín, anatabín alebo 3-(2-1,2,3,6-tetrahydropyridyl)pyridín, kotinín alebo 1-metyl-5-(3-pyridyl)-2-pyrolidinon), 2,3'-dipyridyl alebo izonikoteín, N-formylnornikotín alebo 2-(3-pyridyl)pyrolidínkarbaldehyd, myozmín alebo 3-(1-pyrrolín-2-yl)pyridín, nornikotín alebo 3-(pyrolidin-2-yl)pyridín a beta-nikotyrín alebo 3-(1-metylpyrrol-2-yl)pyridín.
Obsah týchto alkaloidov sa líši v závislosti od druhu tabaku a tabakových výrobkov. Zatiaľ čo nikotín je primárny alkaloid s 94–98 % celkového obsahu alkaloidov, nornikotín a anatabín sú dva najrozšírenejšie sekundárne alkaloidy, z ktorých každý predstavuje približne 2 % až 6 % celkového obsahu alkaloidov v tabaku.
- Vyšší výnos
- vysoká kvalita
- rýchla extrakcia
- Mierny, netepelný proces
- Voda alebo rozpúšťadlo
- jednoduchý & bezpečná prevádzka
Vyberte si zo širokej ponuky rozpúšťadiel
Pomocou ultrazvukovej extrakcie si môžete vybrať z rôznych rozpúšťadiel vrátane vody, alkoholu, etanolu, metanolu, zmesí etanolu a vody alebo silných rozpúšťadiel, ako je heptán alebo hexán. Všetky prvé uvedené rozpúšťadlá už boli úspešne testované a preukázalo sa, že sú účinné pri izolácii bioaktívnych zlúčenín, ako sú alkaloidy, terpenoidy, fenoly a solanesol z rastlinných materiálov tabaku. Sonikácia sa môže použiť pri extrakcii studenou vodou bez rozpúšťadiel (napr. na prípravu organických extraktov) alebo sa môže kombinovať s rozpúšťadlom podľa vášho výberu.
Zistite viac o rozpúšťadlách na ultrazvukovú extrakciu z rastlín!
Zistite viac o ultrazvukovo zosilnenej extrakcii hexánu!
Ultrazvuková extrakcia nikotínu z tabakových listov pomocou Sonikátor UP200Ht
Vysokovýkonné ultrazvukové odsávače
Ultrazvukové zariadenie Hielscher je bežne extrakčný nástroj na izoláciu bioaktívnych zlúčenín z rastlinných látok. Spoločnosť Hielscher dodáva ultrazvukové odsávače pre všetky procesné váhy a je schopná odporučiť vám najvhodnejší ultrazvukový systém pre vaše potreby. Počnúc kompaktným, ale výkonným Laboratórne systémy na analýzu a testovanie uskutočniteľnosti ponúka spoločnosť Hielscher celý rad od laboratórnych a pilotných ultrazvukových zariadení až po plne priemyselný ultrazvuk Reaktory. Spoločnosť Hielscher ponúka celú šírku pásma ultrazvukových procesorov a má ideálne nastavenie pre váš proces extrakcie. V závislosti od objemu a cieľa procesu je možné ultrazvukovú extrakciu vykonávať v dávkovom alebo kontinuálnom režime. Rozmanité príslušenstvo, ako sú sonotrody, posilňovacie klaksóny, prietokové články a reaktory, umožňujú vybaviť ultrazvukový procesor tak, aby ideálne plnil ciele procesu.
Ultrazvukové procesory Hielscher je možné presne riadiť a procesné údaje sa automaticky zaznamenávajú na integrovanú SD kartu našich digitálnych ultrazvukových systémov. Spoľahlivá kontrola parametrov procesu zaisťuje konštantne vysokú kvalitu produktu. Automatická evidencia údajov o parametroch procesu umožňuje jednoduchú štandardizáciu procesov a dodržiavanie správnej výrobnej praxe (GMP).
Robustnosť ultrazvukového zariadenia Hielscher umožňuje prevádzku 24 hodín denne, 7 dní v týždni pri náročných nákladoch a v náročných prostrediach. Jednoduchá a bezpečná obsluha, ako aj nízka údržba robia z ultrazvukových systémov Hielscher spoľahlivého ťažného koňa vo vašej výrobe.
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 05 až 1,5 ml | N.A. | VialTweeter |
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml/min | UP100H |
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20 l | 00,2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000 |
| N.A. | 10 až 100 l/min | UIP16000 |
| N.A. | väčší | Zhluk UIP16000 |
Kontaktujte nás teraz pre ďalšie informácie! Náš dobre vyškolený personál s vami rád prediskutuje váš proces extrakcie!
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Vysokovýkonné ultrazvukové procesory od laboratórneho až po pilotné a priemyselné meradlo.
UIP2000hdT, výkonný vysokovýkonný ultrazvuk s výkonom 2 kW
Literatúra/Referencie
- Esclapez, M.D.; García-Pérez, J.V.; Mulet, A.; Cárcel, J.A. (2011): Ultrasound-Assisted Extraction of Natural Products. Food Engineering Reviews, Volume 3, 2011. 108–120.
- Vinatoru, M. (2001): An overview of the ultrasonically assisted extraction of bioactive principles from herbs. Ultrasonics Sonochemistry 8(3):303-13.
- Chen, P.X.; Qian, N.; Burton, H.R.; Moldoveanu, S.C. (2005): Analysis of Minor Alkaloids in Tobacco: A Collaborative Study. Contributions to Tobacco Research, Vol. 21, No.7, 2005.
- Yuegang Zuo, Liliang Zhang, Jingping Wu, Johnathan W. Fritz, Suzanne Medeiros, Christopher Rego (2004): Ultrasonic extraction and capillary gas chromatography determination of nicotine in pharmaceutical formulations. Analytica Chimica Acta, Volume 526, Issue 1, 2004. 35-39.
Fakty, ktoré stoja za to vedieť
Prečo je ultrazvuková extrakcia taká účinná?
Ultrasonically-assisted extraction (UAE) je založený na spájaní vysoko intenzívnych ultrazvukových vĺn (akustických vĺn) do kvapaliny alebo suspenzie. Akustické vlny vytvárajú striedavé vysokotlakové / nízkotlakové cykly, ktoré vedú k fenoménu akustickej kavitácie. Fenomén ultrazvukovej alebo akustickej kavitácie je charakterizovaný extrémnymi, lokálne obmedzenými podmienkami veľmi vysokých tlakov, teplôt a šmykových síl. V blízkosti implodujúcich kavitačných bublín je možné merať teploty až 5000 K, tlaky 1000 atmosféry, rýchlosť ohrevu a chladenia nad 1010 K/s a kvapalné prúdy s rýchlosťou až 280 m/s, ktoré sa javia ako veľmi vysoká šmyková sila a turbulencie vo vitačnej zóne. Kombinácia týchto faktorov (tlak, teplo, šmyk a turbulencia) narúša bunky (lýza) a zintenzívňuje prenos hmoty počas procesu extrakcie. Tým sa podporuje extrakcia fytokonzentov z rastlinných buniek kvapalno-pevné. Ultrazvuková extrakčná technika je široko používaná na úspešnú a efektívnu extrakciu flavonoidov, polysacharidov, alkaloidov, fytosterolov, polyfenolov a pigmentov z rastlín.
Ultrazvuková extrakcia z rastlinných buniek: mikroskopický priečny rez (TS) ukazuje mechanizmus účinku počas ultrazvukovej extrakcie z buniek (zväčšenie 2000x) [zdroj: Vilkhu et al. 2011]
tabak
Rôzne rastliny rodu Nicotiana a čeľade Solanaceae (hluchavka) sú známe ako tabakové rastliny. Okrem toho, že tabak je bežne používaným termínom pre túto rastlinu, opisuje aj výrobky pripravené z konzervovaných listov tabakovej rastliny. Zatiaľ čo Nicotiana tabacum je hlavnou plodinou na výrobu tabaku a nikotínu, existuje viac ako 70 rastlinných druhov tabaku. N. tabacum je dominantným druhom používaným na výrobu tabakových výrobkov, avšak silnejší variant N. rustica sa vyskytuje po celom svete a používa sa na výrobu pesticídov. Pri porovnaní nikotínového cententu majú listy N. rustica obsah nikotínu až 9 %, zatiaľ čo listy N. tabacum obsahujú asi 1 až 3 %.
Tabak obsahuje stimulačný alkaloid nikotín, ako aj harmala alkaloidy. Sušené a sušené tabakové listy sa používajú hlavne na fajčenie cigariet, cigár, fajok, dýmky, ako aj e-cigariet, e-cigary, e-fajky a vaporizéry. Prípadne sa môžu konzumovať ako šnupavý tabak, žuvací tabak, máčací tabak a snus.
Čeľaď tabakových rastlín zahŕňa rôzne (pod)druhy, ktoré vykazujú rôzne alkaloidné a chuťové profily.
Orientálny tabak (Nicotiana tabacum L.) je druh tabaku pestovaný hlavne v Turecku, Grécku a susedných oblastiach, ktorý sa používa na komerčnú výrobu cigariet, cigár a žuvacieho tabaku. Má silnú charakteristickú chuť, má relatívne nízky obsah nikotínu a vysoký obsah redukujúcich cukrov, kyselín a prchavého aromatického oleja, ktorý dodáva tabakovým výrobkom intenzívnu arómu.
Je známych 67 prírodných druhov tabaku. Nižšie sú uvedené najbežnejšie druhy:
- Nicotiana acuminata (Graham) Hook. – mnohokvetový tabak
- Nicotiana africana Merxm.
- Nicotiana alata Link & Otto – okrídlený tabak, jazmínový tabak, tanbaku (perzsky)
- Nicotiana attenuata Torrey ex S. Watson – tabak kojota
- Nicotiana benthamiana Domin
- Nicotiana clevelandii A. Gray
- Nicotiana glauca Graham – tabak zo stromu, tabak z brazílskeho stromu, tabak z kríkov, horčica
- Nicotiana glutinosa L.
- Nicotiana langsdorffii Weinm.
- Nicotiana longiflora Cav.
- Nicotiana occidentalis H.-M. Kolár
- Nicotiana obtusifolia M. Martens & Galeotti – púštny tabak, punč, “tabaquillo”
- Nicotiana otophora Griseb.
- Nicotiana plumbaginifolia Viv.
- Nicotiana quadrivalvis Pursh
- Nicotiana rustica L. – aztécky tabak, mapacho
- Nicotiana suaveolens Lehm. – Austrálsky tabak
- Nicotiana sylvestris Speg. & Comes – juhoamerický tabak, lesný tabak
- Nicotiana tabacum L. – komerčný tabak pestovaný na výrobu cigariet, cigár, žuvacieho tabaku atď.
- Nicotiana tomentosiformis Goodsp.
Tri druhy nižšie sú umelé hybridy:
- Nicotiana × didepta N. debneyi × N. tabacum
- Nicotiana × digluta N. glutinosa × N. tabacum
- Nicotiana × sanderae Hort. ex Wats. N. alata × N. forgetiana
Druhy tabaku
Proces sušenia a následného starnutia tabakových listov vyvoláva pomalú oxidáciu a degradáciu prítomných karotenoidov v tabakových listoch. V dôsledku oxidácie sa syntetizujú určité zlúčeniny v tabakových listoch, čo vedie k sladkému senu, čaju, ružovému oleju alebo ovocným aromatickým príchutiam, ktoré prispievajú k “hladkosť” dymu. Škroby sa premieňajú na cukry, ktoré následne glykujú bielkoviny a oxidujú sa na pokročilé konečné produkty glykácie (AGE). Ide o proces karamelizácie, ktorý tiež dodáva dymu chuť.
Spôsob prípravy a sušenia tabaku ovplyvňuje jeho konečné aromatické vlastnosti. Vytvrdzovanie je možné dosiahnuť vytvrdzovaním vzduchom, ohňom, dymovodom a slnkom. Napríklad tabak sušený dymou (napr. z Francúzska) obsahuje len nízke množstvo alkaloidov, zatiaľ čo tabak Burley sušený vzduchom (napr. pochádzajúci z Guatemaly) je známy vysokým obsahom alkaloidov.