Ultrazvuk prekonáva iné extrakčné metódy rýchlosťou
Rýchly postup ultrazvukovej extrakcie a z toho vyplývajúca úspora času pri výrobe extraktu sú jednou z mnohých výhod ultrazvukovej extrakcie bioaktívnych zlúčenín z rastlín. Ultrazvuková extrakcia bola vedecky porovnaná s alternatívnymi extrakčnými technikami, ako je superkritická extrakcia CO2, macerácia, reflux tepla, Soxhlet alebo mikrovlnná extrakcia a výsledky výskumu dokazujú významnú výhodu ultrazvuku, pokiaľ ide o rýchlosť a výťažok extrakcie.
Ultrazvuk ako postup rýchlej extrakcie
Ultrazvuková extrakcia bioaktívnych zlúčenín je dobre známa svojimi vysokými výťažkami, vysokokvalitnými extraktmi, krátkym časom extrakcie, nízkou spotrebou energie a schopnosťou pracovať s veľmi jemnými rozpúšťadlami. Všetky tieto faktory prispievajú k mimoriadnej celkovej účinnosti ultrazvukovej extrakcie bioaktívnych zložiek z rastlinných materiálov.
Nižšie nájdete výber vedeckých výskumných správ, v ktorých ultrazvuková extrakcia (aj ultrazvukom asistovaná extrakcia / UAE) sa porovnávali s inými extrakčnými technikami, ako je macerácia, Soxhlet, reflux tepla, superkritický CO2a mikrovlnná extrakcia.
Ultrazvuk UP400St na vysokorýchlostnú extrakciu rastlinných látok v dávkovom režime
| Aplikácia extrakcie | Čas ultrazvukovej extrakcie | Čas alternatívnej metódy extrakcie | Doplňujúce informácie | Zdroj |
|---|---|---|---|---|
| Extrakcia antokyánov z bobúľ myrty | 5 min | 15 minút mikrovlnná rúra |
Ultrazvuk UP200S | Gonzalez a kol., 2019 |
| Extrakcia listov Boldo | 5-30 minút | 15-90 minút macerácia |
Ultrazvuk UIP1000hdT "Môžeme vidieť, že od 5 do 30 minút sonikácie je výťažok ekvivalentný výťažku konvenčnej macerácie pri 15 až 90 minútach: UAE vyžaduje tretinu času na extrakciu rozpustného materiálu listov pri konvenčnej macerácii." |
Petigny a kol., 2013 |
| Extrakcia celkových fenolov a flavonoidov zo šalvie | 11 minút | 30 minút konvenčná extrakcia trepačkou na vodný kúpeľ pri 60 °C |
Ultrazvukové odsávače UP100H, UP400S |
Dent a kol., 2015 |
| Extrakcia polyfenolov z olivových listov | 21 minút | 60 minút konvenčné odsávanie refluxu |
Ultrazvuk UP400S | Dobrinčić a kol., 2020 |
| Extrakcia bioaktívnych fenolov z listov Malva sylvestris | 49 min 48 °C pri 110 W |
5 h odsávanie miešaného lôžka pri 150 ot./min |
Ultrazvuk UP200S Analýza HPLC odhalila, že koncentrácia bioaktívnych fenolov sa pri optimálnej hodnote výrazne zvýšila (p≺0,05) UAE Podmienky. |
Bimakr a kol., 2017 |
| Extrakcia lipidov zo semien melónu ozimného (Benincasa hispida) | ∼36 minút | Superkritická extrakcia oxidu uhličitého v kombinácii s technikou kolísania tlaku (SCE-PST) (∼50 min), superkritický CO2 (∼97 min) a konvenčná Soxhletova extrakcia (∼360 minút) | Porovnanie superkritického oxidu uhličitého (sCO)2), ultrazvukom asistovaná extrakcia (UAE), superkritická extrakcia oxidu uhličitého v kombinácii s technikou kolísania tlaku (SCE-PST) a Soxhletova extrakcia ukazuje, že Spojené arabské emiráty sú najúčinnejšou a najrýchlejšou extrakčnou technikou. | Bimakr a kol. (2015) |
Porovnanie superkritického oxidu uhličitého (sCO)2), ultrazvukom asistovaná extrakcia (UAE), superkritická extrakcia oxidu uhličitého v kombinácii s technikou kolísania tlaku (SCE-PST) a Soxhletova extrakcia ukazuje, že UAE je najúčinnejšia a najrýchlejšia extrakčná technika.
- Vysoká účinnosť odsávania
- Vynikajúce výťažnosti
- rýchly proces
- Nízke teploty
- Vhodný na extrakciu termolabilných zlúčenín
- Kompatibilné s akýmkoľvek rozpúšťadlom
- Nízka spotreba energie
- Technika zelenej extrakcie
- Jednoduchá a bezpečná obsluha
- Nízke investičné a prevádzkové náklady
- Prevádzka 24/7 v náročných podmienkach
Vysokovýkonné ultrazvukové extraktory na expresnú izoláciu zlúčenín
Najmodernejšie ultrazvukové zariadenia spoločnosti Hielscher umožňujú rýchlu extrakciu vysokokvalitných biomolekúl z rastlín. Plná kontrola nad parametrami procesu, ako je amplitúda, teplota, tlak a príkon energie, umožňuje najúčinnejšie a najmiernejšie podmienky extrakcie pri výrobe nepoškodených, vysoko bioaktívnych extraktov. Optimalizáciu parametrov ultrazvukovej extrakcie, ako je veľkosť častíc suroviny, typ rozpúšťadla, pomer pevnej látky k rozpúšťadlu a čas extrakcie, je možné optimalizovať pre najvyššiu účinnosť a najlepšie celkové výsledky. Keďže ultrazvuková extrakcia je netermická extrakčná metóda, je možné zabrániť tepelnej degradácii bioaktívnych zložiek, čo vedie k vynikajúcej kvalite extraktu.
Celkovo výhody, ako je vysoký výťažok, krátky čas extrakcie, nízka teplota extrakcie a znížené požiadavky na rozpúšťadlá, robia zo sonikácie preferovanú metódu extrakcie.
Ultrazvuk prekonáva mikrovlnnú rúru pri extrakcii antokyánov z bobúľ myrty. Sonikácia je trikrát rýchlejšia ako mikrovlnná extrakcia.
Porovnanie ultrazvuku a konvenčného s trepačkou vo vodnom kúpeli ukazuje výrazne skrátený čas extrakcie celkových fenolov a flavonoidov zo šalvie pri použití ultrazvukovej extrakcie. Ultrazvuková extrakcia vyžaduje iba jednu tretinu času extrakcie pomocou trepačky vo vodnom kúpeli.
Ultrazvuková extrakcia: Zavedená v laboratóriu a priemysle
Ultrazvuková extrakcia je široko používaná na extrakciu akéhokoľvek druhu bioaktívnej zlúčeniny z rastlín, húb, rias, baktérií a buniek cicavcov. Ultrazvuková extrakcia bola etablovaná ako jednoduchá, nákladovo efektívna a vysoko efektívna, ktorá vyniká inými tradičnými extrakčnými technikami vyššími výťažkami extrakcie a kratším trvaním spracovania.
Vďaka ľahko dostupným laboratórnym, stolovým a plne priemyselným ultrazvukovým systémom je ultrazvuková extrakcia v súčasnosti dobre zavedenou a dôveryhodnou technológiou. Ultrazvukové extraktory Hielscher sú inštalované po celom svete v priemyselných spracovateľských zariadeniach na výrobu potravinárskych a farmaceutických bioaktívnych zlúčenín.
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 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 | UIP4000hdT |
| N.A. | 10 až 100 l/min | UIP16000 |
| N.A. | väčší | Zhluk UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory na miešanie, disperziu, emulgáciu a extrakciu v laboratórnom, pilotnom a priemyselnom meradle.
Literatúra / Referencie
- 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.
Fakty, ktoré stoja za to vedieť
Princíp činnosti ultrazvukovej extrakcie
Ultrazvuková extrakcia je široko používaná metóda na izoláciu a oddelenie bioaktívnych zložiek z rastlinných materiálov. Keďže sonikácia je kompatibilná s akýmkoľvek druhom rozpúšťadla, postup ultrazvukovej extrakcie môže byť optimálne navrhnutý s ohľadom na bioaktívne zlúčeniny (tj cieľové zlúčeniny), ich polaritu, rozpustnosť, citlivosť na teplo a ďalšie faktory. Prispôsobením procesu sonikácie špecificky určitej zlúčenine alebo rôznym zlúčeninám je možné zvoliť najideálnejšie nastavenie, aby sa získal extrakt mimoriadne vysokej kvality.
Ultrazvukové vlny spojené s kvapalinou alebo kašou vytvárajú intenzívne vibrácie a akustickú kavitáciu. Akustická alias ultrazvuková kavitácia je určená lokálne sa vyskytujúcimi extrémne vysokými tlakovými rozdielmi, šmykovými silami a prúdmi kvapaliny. Tieto sily rozbíjajú bunkové steny, narúšajú rastlinné bunky a zintenzívňujú prenos hmoty medzi vnútrom bunky a rozpúšťadlom. Bioaktívne zložky sa tak účinne uvoľňujú do okolitého rozpúšťadla, odkiaľ je možné cieľové molekuly ľahko izolovať a čistiť (napr. odparovaním rotora, parnou destiláciou alebo HPLC).
Ultrazvuková extrakcia z rastlinných buniek: mikroskopický priečny rez (TS) ukazuje mechanizmus účinku pri ultrazvukovej extrakcii z buniek (zväčšenie 2000x)
[zdroj: Vilkhu et al. 2011]
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórium do priemyselná veľkosť.