Učinkovitejša ekstrakcija s heksanom z uporabo ultrazvoka

Ultrazvočna obdelava s sondo lahko izboljša običajno ekstrakcijo s heksanom, saj intenzivira proces in znatno poveča njegovo učinkovitost. Ultrazvočna ekstrakcija izboljša prenos snovi in razgradi celice, da se ciljne bioaktivne snovi sprostijo v topilo, kar omogoča večje izkoristke ekstrakcije kot uporaba zgolj običajnih metod. Ekstrakcija s pomočjo ultrazvoka je zelo učinkovita pri povečanju izkoristka ekstrakcije olj, vključno z oljem oljne ogrščice in lanenim oljem, pri čemer omogoča kakovostno maščobnokislinsko sestavo in večjo vsebnost bioaktivnih sestavin.

Ekstrakcija s heksanom, izboljšana z močnim ultrazvokom

Ultrazvočna ekstrakcija je metoda intenziviranja procesov, ki lahko znatno izboljša ekstrakcijske procese trdno–tekoče in ekstrakcijo s topili.

Omejitve običajne ekstrakcije s heksanom

Ekstrakcija s heksanom je pogosta tehnika za pridobivanje organskih spojin, zlasti nepolarnih snovi, iz različnih virov, kot so rastline, semena ali tla. Heksan je ogljikovodikovo topilo, ki je zelo učinkovito pri raztapljanju in ekstrakciji lipidov, olj in drugih nepolarnih spojin. Heksan se pogosto uporablja za ekstrakcijo olj zaradi svoje sposobnosti raztapljanja nepolarnih spojin (npr. olj), preprostega naknadnega ločevanja olja in ozkega območja vrelišča (63–69°C).
Vendar se lahko učinkovitost ekstrakcijskih procesov s heksanom močno razlikuje glede na surovino in ekstrakcijo: izkoristek ekstrakcije in čas ekstrakcije sta močno povezana. To pomeni, da je za velik izkoristek ekstrakta potreben daljši čas zadrževanja biomase v heksanu kot topilu. Drug omejujoč dejavnik je pogosto nezadostno prodiranje heksana v matriks biomase. Toge celične strukture se s heksanom omočijo predvsem na površini, medtem ko notranjost celic le delno pride v stik s heksanom. Takšno nezadostno prodiranje povzroči nepopolno ekstrakcijo, saj ciljne snovi, kot so lipidi (tj. maščobne kisline, maščobe, olja), ostanejo v notranjosti celičnega matriksa.

Rešitev: ultrazvočno intenzivirana ekstrakcija s heksanom

Sonikacija s sondo, znana tudi kot sonikacija z ultrazvočno sondo, je metoda, ki uporablja ultrazvočne valove visoke intenzivnosti za ustvarjanje mehurčkov akustične kavitacije v tekočem mediju. Ti mehurčki hitro implodirajo, pri čemer ustvarjajo intenzivna lokalizirana energijska polja ter mikroturbulenco in močne strižne sile v topilu.
Zaradi teh ultrazvočno ustvarjenih razmer z visoko gostoto energije lahko sonikacija s sondo intenzivira in izboljša ekstrakcijo s heksanom na več načinov:

• Izboljšan prenos snovi: Sonikacija izboljša prenos snovi med trdnim vzorcem in topilom. Mikroturbulenca in hitra implozija kavitacijskih mehurčkov ustvarjata močne strižne sile in lokalizirane spremembe tlaka. To poruši mejno plast okoli trdnega vzorca ter spodbuja sproščanje ciljnih spojin v topilo, s čimer izboljša učinkovitost ekstrakcije.
• Pospešena ekstrakcija: Sonikacija pospeši kinetiko ekstrakcije s povečanjem stične površine med topilom in trdnim vzorcem. Kavitacijski mehurčki povzročajo mešanje in ustvarjajo homogenizirano zmes, s čimer zagotavljajo tesen stik topila s celotno površino trdnega materiala, kar poveča hitrost ekstrakcije.
• Razgradnja celičnih struktur: Pri ekstrakciji iz rastlinskih materialov lahko sonikacija razgradi celične strukture, kot so celične stene in membrane, ter olajša sproščanje znotrajceličnih sestavin. To omogoča učinkovitejšo ekstrakcijo lipidov in drugih ciljnih spojin, ki so lahko zaprte v celicah.
• Krajši čas ekstrakcije: Sonikacija s sondo lahko s kombinacijo izboljšanega prenosa snovi in pospešene kinetike ekstrakcije znatno skrajša čas ekstrakcije, potreben za doseganje želenega izkoristka. To je lahko še posebej koristno pri obdelavi velikih prostornin vzorcev ali pri časovno občutljivih postopkih.

Zaradi teh izboljšanih procesnih dejavnikov lahko ultrazvočna obdelava s sondo znatno izboljša ekstrakcijo s heksanom. Ultrazvočno ekstrakcijo s heksanom je mogoče optimizirati glede na posamezne spojine in prostornine, ki se obdelujejo pri ekstrakciji. Intenzivnost ultrazvoka (amplitudo), trajanje, temperaturo, tlak in postavitev ekstrakcijskega sistema je mogoče prilagoditi za doseganje optimalnih izkoristkov ekstrakta v krajšem času ekstrakcije.

• Olje iz alg
• Rastlinska olja (sojino, laneno, olje oljne ogrščice, sončnično, olje riževih otrobov itd.)
• Eterična olja
• Kariofilen
• Vanilijeva oljna smola iz vanilijevih strokov
• Lutein iz jajčnega rumenjaka
• Astaksantin iz alg
• Razmaščevanje žuželk

Ultrazvočno intenzivirana Soxhletova ekstrakcija s heksanom kot topilom

Ultrazvočno intenzivirana Soxhletova ekstrakcija je proces, ki združuje tradicionalno Soxhletovo ekstrakcijo z ultrazvočnimi valovi za izboljšanje učinkovitosti ekstrakcijskega procesa. Soxhletova ekstrakcija je postopek, ki se pogosto uporablja v laboratorijih in za proizvodnjo manjših prostornin ekstraktov, kot so eterična olja ali določene bioaktivne spojine.
Heksan je pogosto uporabljeno topilo za ta proces, saj učinkovito ekstrahira lipide iz različnih virov, vključno z olji iz semen, oljem iz alg in bioaktivnimi spojinami na osnovi lipidov. Ultrazvočna obdelava razgradi celične strukture ter spodbuja ekstrakcijo trdno–tekoče z izboljšanim prenosom snovi in sproščanjem spojin v topilo. Topilo, kot je heksan, namreč lahko bolje prodre v trdni material in učinkovito raztopi olja (lipide, maščobne kisline). Posledično se ekstrakcijski proces pospeši, kar skrajša čas, potreben za ekstrakcijo želenih spojin. Poleg tega lahko uporaba ultrazvoka zmanjša potrebno količino topila, zaradi česar je ta možnost okolju prijaznejša.
 

Ultrazvočna ekstrakcija omogoča uporabo blažjih, nestrupenih topil

Ultrazvočna obdelava ne izboljša le ekstrakcije s heksanom, temveč omogoča tudi uporabo blažjih, nestrupenih topil, kot so etanol, vodni etanol, voda ali naravna globoka evtektična topila (DES, NADES). Zelo učinkovita razgradnja celic in prenos snovi, ki ju omogočajo ultrazvočni ekstraktorji s sondo, zagotavljata odlične rezultate pri uporabi blažjih topil. Tako ultrazvočna ekstrakcija v kombinaciji z blažjimi, nestrupenimi, okolju prijaznejšimi topili omogoča visokokakovostne ekstrakte živilske kakovosti, prihranke pri stroških in zelen ekstrakcijski proces.

Visokozmogljive ultrazvočne naprave za izboljšano ekstrakcijo s heksanom

Hielscher Ultrasonics načrtuje, izdeluje in dobavlja visokozmogljive ultrazvočne ekstraktorje, ki jih je mogoče preprosto vključiti v obstoječe obrate za ekstrakcijo s heksanom ali Soxhletove ekstraktorje. Poleg dobave, namestitve in vzdrževanja Hielscher svojim strankam svetuje in jih vodi pri preizkusih izvedljivosti, optimizaciji procesov in načrtovanju obratov vse do končne namestitve in zagona ekstrakcijskega procesa.
Glavne prednosti ultrazvočnih naprav Hielscher so popoln nadzor procesa, linearna možnost povečanja obsega in sposobnost vseh industrijskih ultrazvočnih procesorjev, da zagotavljajo zelo visoke amplitude. Amplitude do 200µm je mogoče brez težav neprekinjeno vzdrževati pri delovanju 24/7. Visoke amplitude so še posebej pomembne pri ekstrakciji iz trših celičnih struktur, kot so semena in jedrca.
Naše tehnično osebje in naš popolnoma opremljeni procesni laboratorij vam bosta pomagala z znanjem in usmeritvami!

Načrtovanje, izdelava in svetovanje – kakovost iz Nemčije

Ultrazvočne naprave Hielscher so znane po najvišjih standardih kakovosti in zasnove. Robustnost in preprosto upravljanje omogočata nemoteno vključitev naših ultrazvočnih naprav v industrijske obrate. Ultrazvočne naprave Hielscher brez težav delujejo v težkih razmerah in zahtevnih okoljih.

Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO in daje poseben poudarek visokozmogljivim ultrazvočnim napravam z najsodobnejšo tehnologijo in prijaznostjo do uporabnika. Ultrazvočne naprave Hielscher so seveda skladne s CE in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.

Spodnja tabela prikazuje približno zmogljivost obdelave naših sonikatorjev: