Ekstrakcija s superkritičnimi fluidi, izboljšana z visokozmogljivim ultrazvokom
Ultrazvočna ekstrakcija se samostojno ali v kombinaciji z alternativnimi metodami ekstrakcije, kot so ekstrakcija s topili ali ekstraktorji s superkritičnim CO2 , uspešno uporablja za pridobivanje celotnega spektra kanabinoidov iz rastline konoplje (industrijske konoplje in marihuane). V marihuani je glavna kanabinoidna sestavina Δ9-tetrahidrokanabinol (Δ9-THC) s svojimi dobro znanimi psihotropnimi učinki. Druge pomembne kanabinoide z manjšo psihotropno aktivnostjo ali brez nje najdemo tako v industrijski konoplji kot v marihuani; mednje spadajo kanabidiolna kislina (CBDA), kanabidiol (CBD), kanabigerol (CBG), kanabikromen (CBC), kanabinol (CBN) in kanabiciklol (CBL) ter drugi sorodni homologi C19.
Ultrazvočno izboljšana ekstrakcija s CO2 v superkritičnem stanju
Kombinacija visokozmogljivega ultrazvoka in ekstraktorjev s superkritičnimi fluidi (SFE) je zelo učinkovita in čista metoda za pospeševanje in izboljšanje procesov prenosa snovi. Prenos snovi med surovino (npr. rastlinskim materialom, kot so listi, cvetovi, popki itd.) in topilom (npr. superkritičnim CO2) je omejujoči dejavnik pri ekstrakcijskih procesih. Zaradi omejenega prenosa snovi se učinkovitost ekstrakcije zmanjša. Za nadomestitev nezadostne učinkovitosti je treba bodisi podaljšati čas ekstrakcije bodisi se odreči delu ekstrakcijskega izkoristka.
Obdelava z visokozmogljivim ultrazvokom je dobro preizkušena tehnologija za intenziviranje počasnih reakcij z izboljšanjem prenosa snovi med dvema fazama. Visokozmogljivi ultrazvok z intenzivnimi vibracijami, strižnimi silami in turbulenco, ki povzroča mešanje, omogoča bistveno hitrejši stik surovine za ekstrakcijo s topilom. To zagotavlja boljše ekstrakcijske izkoristke in krajši čas ekstrakcije. Ultrazvočna obdelava izboljša učinkovitost ekstrakcije pri vseh vrstah ekstraktorjev s superkritičnimi fluidi:
- s povečanjem izkoristka
- s skrajšanjem časa ekstrakcije
- z zmanjšanjem potrebnega tlaka
- z izboljšanjem skupne proizvodne zmogljivosti
UIP2000hdT je ultrazvočni ekstraktor, ki ga je mogoče s prirobnico priključiti na ekstrakcijske kolone s superkritičnim CO
Ultrazvočno izboljšanje prenosa snovi pri ekstrakcijskih procesih s superkritičnim CO2 je mogoče preprosto doseči z vgradnjo visokozmogljive ultrazvočne sonde, kot je Cascatrode, v ekstraktor s superkritičnim fluidom. Sonde Hielscher Ultrasonics (znane tudi kot ultrazvočni rogovi oziroma sonotrode) je mogoče priključiti s standardnim prirobničnim tesnjenjem in so združljive s priključki swedge lock. To omogoča preprosto in varno vgradnjo ter uporabo. Ker so vse ultrazvočne naprave Hielscher znane po svoji robustnosti in neprekinjeni zmogljivosti, sistem po vgradnji zahteva malo vzdrževanja.
Ultrazvočne naprave in sonde Hielscher so na voljo za
- ekstraktorje s superkritičnimi fluidi v majhnem / laboratorijskem merilu
- polindustrijsko merilo
- industrijsko merilo
Ultrazvočni ekstraktor, vgrajen v sistem s superkritičnim CO2 za izboljšanje prenosa snovi. To poveča ekstrakcijski izkoristek ter skrajša čas ekstrakcije in zniža njeno temperaturo.
slika in študija: Hu et al. 2007
Študija primera ultrazvočno izboljšane ekstrakcije s CO2 v superkritičnem stanju
Ekstrakcija ingverja: Balachandran et al. (2006) so raziskovali učinkovitost ekstrakcije s superkritičnim CO2 ob podpori ultrazvoka z uporabo naprave Hielscher – ultrazvočne naprave UIP500hdT. Preučevali so vpliv ultrazvoka na superkritično ekstrakcijo z uporabo liofiliziranega ingverja. »Izkoristek pekočih spojin iz ingverja se pod vplivom ultrazvoka znatno poveča, pri čemer izboljšanje proti koncu ekstrakcijskega obdobja doseže do 30%.« (Balachandran et al. 2006)
Preberite več o ultrazvočni ekstrakciji ingverja!
Posnetki delcev ingverja s FESEM. (A) Poskusi brez sonikacije, (B) poskusi s sonikacijo z uporabo naprave UIP500hdT .
Slika in študija: Balachandran et al. 2006
- intenziviranje prenosa snovi med SFE
- povečanje izkoristkov ekstraktov
- pospeševanje ekstrakcije SFE
- preprosto delo pri visokih tlakih
- obdelavo različnih surovin
- naknadno vgradnjo v obstoječe sisteme SFE
- prilagodljivo vgradnjo
- natančno upravljanje
- daljinsko upravljanje
- varno uporabo
Visokozmogljivi ultrazvočni ekstraktorji za ekstrakcijo s superkritičnimi fluidi
Ultrazvočne naprave Hielscher je mogoče preprosto vgraditi v kateri koli običajni ekstraktor s superkritičnim CO2 za izboljšanje prenosa snovi in s tem povečanje ekstrakcijskega izkoristka.
Ultrazvočne sonde tipa CascatrodeTM so posebej primerne za vgradnjo v ekstraktor s CO2 , saj imajo sonde Hielscher cascatrodes veliko površino, ki ustvarja močno kavitacijo v velikih rezervoarjih ekstrakcijskih sistemov s CO2 in tako omogoča preprosto obdelavo velikih prostornin. Robustni in zanesljivi industrijski ultrazvočni procesorji Hielscher Ultrasonics lahko zagotavljajo zelo visoke amplitude. Amplitude do 200µm je mogoče brez težav neprekinjeno vzdrževati pri obratovanju 24/7. Za še višje amplitude so na voljo ultrazvočne sonotrode po meri. Zaradi zanesljivega neprekinjenega delovanja pri visokih amplitudah ter robustnosti in majhnih potreb po vzdrževanju so ultrazvočni ekstraktorji Hielscher idealna oprema za vgradnjo v raziskovalne in razvojne ter komercialne ekstraktorje s superkritičnim / subkritičnim CO2 .
- stalno visoka zmogljivost
- obratovanje 24/7/365
- natančen nadzor procesa
- robustnost
- majhne potrebe po vzdrževanju
- varna in preprosta uporaba
- daljinsko upravljanje prek brskalnika
Spodnja tabela prikazuje okvirno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih naprav:
| Prostornina šarže | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200St, UP400St |
| 0,1 do 8L | 0,2 do 2L/min | UIP500hdT |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | večji | sklop naprav UIP16000 |
Stopite v stik z nami! / Vprašajte nas!
Literatura / viri
- 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.
Visokozmogljiva ultrazvočna tehnologija! Ponudba izdelkov Hielscher zajema celoten spekter od kompaktnih laboratorijskih ultrazvočnih naprav prek namiznih enot do povsem industrijskih ultrazvočnih sistemov.