Ultrazvočna ekstrakcija – vsestranska in uporabna za kateri koli rastlinski material
Ali lahko svoj ultrazvočni procesor s sondo uporabim za ekstrakcijo konoplje in psilocibina? Odgovor je: da! Svoj ultrazvočni procesor lahko uporabite za številne različne surovine in pridobite visokokakovostne ekstrakte. Prednost tehnike ultrazvočne ekstrakcije je njena združljivost s praktično katero koli rastlinsko surovino in topilom. Zato ultrazvočna ekstrakcija zagotavlja visoke izkoristke v kratkem času obdelave tako za polarne kot za nepolarne molekule.
Ekstrakcija polarnih in nepolarnih molekul z ultrazvokom
Stopnjo ekstraktibilnosti bioaktivnih spojin določajo različni dejavniki, kot so okoliške celične strukture ali polarnost ciljne molekule.
»Podobno raztaplja podobno«
Topnost na molekulski ravni lahko na splošno razdelimo v dve različni kategoriji: polarno in nepolarno.
Polarne molekule imajo pozitivno + in negativno – nabita konca. Nepolarne molekule skoraj nimajo naboja (ničelni naboj) ali pa je naboj uravnotežen. Topila spadajo v ti kategoriji in so lahko npr. močno, srednje ali šibko polarna oziroma nepolarna.
Kot nakazuje izraz »Podobno raztaplja podobno«, se molekule najbolje raztapljajo v topilu z enako polarnostjo.
Polarna topila raztapljajo polarne spojine. Nepolarna topila raztapljajo nepolarne spojine. Glede na polarnost rastlinske spojine je treba izbrati ustrezno topilo z veliko sposobnostjo raztapljanja.
Ultrazvočni ekstraktor UP400St (400vatov) za izdelavo visokokakovostnih rastlinskih ekstraktov, npr. iz industrijske konoplje, marihuane, gob in zelišč.
Lipidi in maščobe so nepolarne molekule. Fitokemikalije, kot so glavni kanabinoidi (CBD, THC), terpeni, tokoferoli, klorofil A in karotenoidi, so takšne nepolarne molekule. »Vodne molekule«, kot so psilocibin, antocianini, večina alkaloidov, klorofil B, vitamin C in vitamini skupine B, so vrste polarnih molekul.
To pomeni, da morate za ekstrakcijo konoplje in psilocibina izbrati različna topila, saj so molekule kanabinoidov nepolarne, molekule psilocibina pa polarne. Zato je polarnost topila pomembna. Polarne molekule, kot je fitokemikalija psilocibin, se najbolje raztapljajo v polarnih topilih. Pomembni polarni topili sta npr. voda in metanol. Nepolarne molekule pa se najbolje raztapljajo v nepolarnih topilih, kot sta heksan in toluen.
Ultrazvočna ekstrakcija katere koli fitokemikalije z izbiro idealnega topila
Prednost ultrazvočnega ekstraktorja je njegova združljivost s skoraj katero koli vrsto topila. Sistem za ultrazvočno ekstrakcijo lahko uporabljate s polarnimi in nepolarnimi topili.
Pri nekaterih surovinah, kot so »vitalne gobe«, je pogosto koristen dvostopenjski postopek ekstrakcije, pri katerem se ultrazvočna ekstrakcija zaporedoma izvaja s polarnim in nepolarnim topilom. Takšna dvostopenjska ekstrakcija sprosti obe vrsti molekul, polarne in nepolarne.
Voda je polarno topilo; druga polarna topila vključujejo aceton, acetonitril, dimetilformamid (DMF), dimetilsulfoksid (DMSO), izopropanol in metanol.
Opomba: čeprav je voda tehnično topilo, se ekstrakcija na vodni osnovi v laičnem izrazju pogosto imenuje ekstrakcija brez topil.
Etanol, aceton, diklorometan itd. se uvrščajo med srednje polarna topila, n-heksan, eter, kloroform, toluen itd. pa so nepolarni.
Etanol – vsestransko topilo za ekstrakcijo rastlinskih snovi
Etanol, pogosto uporabljeno topilo za ekstrakcijo rastlinskih snovi, je srednje polarno topilo. To pomeni, da ima etanol polarne in nepolarne ekstrakcijske lastnosti. Zaradi sposobnosti ekstrakcije polarnih in nepolarnih snovi je etanol idealno topilo za ekstrakte širokega spektra, kakršni se pogosto pridobivajo iz rastlinskih materialov, kot so industrijska konoplja, konoplja in druga zelišča, pri katerih se ekstrahirajo različne fitokemikalije, da se doseže tako imenovani učinek spremstva. Učinek spremstva opisuje skupno delovanje različnih bioaktivnih spojin, ki povzroči bistveno izrazitejše učinke na krepitev zdravja. Ekstrakt industrijske konoplje širokega spektra na primer vsebuje različne kanabinoide, kot so kanabidiol (CBD), kanabigerol (CBG), kanabinol (CBN), kanabikromen (CBC), terpene, terpenoide, alkaloide in druge fitokemikalije, ki delujejo skupaj in celostno krepijo koristne učinke ekstrakta.
Preprost prehod med rastlinskimi materiali
Prehod med šaržami različnih rastlinskih surovin je preprost in hiter.
Za šaržno ultrazvočno ekstrakcijo preprosto pripravite suspenzijo iz (posušenega) maceriranega rastlinskega materiala, npr. industrijske konoplje v etanolu. Ultrazvočno sondo (imenovano tudi sonotroda) vstavite v posodo in izvajajte sonikacijo določen čas. Po sonikaciji odstranite ultrazvočno sondo iz šarže. Čiščenje ultrazvočnega procesorja je preprosto in traja le minuto: obrišite sonotrodo, da odstranite rastlinske delce, nato uporabite funkcijo CIP (čiščenje na mestu) ultrazvočnega procesorja. Sonotrodo vstavite v čašo z vodo, vklopite napravo in jo pustite delovati 20–30 sec. Tako se ultrazvočna sonda očisti sama.
Zdaj ste pripravljeni na obdelavo naslednje šarže za ekstrakcijo drugega rastlinskega materiala, kot je psilocibin v vodi.
Podobno se ultrazvočni sistemi za obdelavo v pretočnem načinu, opremljeni s pretočno celico, čistijo z mehanizmom CIP. Dovajanje vode v pretočno celico med delovanjem ultrazvoka večinoma zadostuje za čiščenje. Seveda lahko dodate majhno količino čistilnih sredstev (npr. za lažje odstranjevanje olj).
Ultrazvočni ekstraktorji so univerzalno uporabni za katero koli vrsto bioaktivnih spojin in topilo, ki jim ustreza glede na polarnost.
MultiSonoReactor s 4x 4kW za obsežno (množično) proizvodnjo rastlinskih ekstraktov.
- Višji izkoristek
- Visoka kakovost
- Brez toplotne razgradnje
- Hitra ekstrakcija
- Preprosto in varno upravljanje
- Okolju prijazna ekstrakcija
Ultrazvočni ekstraktor UIP2000hdT (2000 vatov) za proizvodnjo povsem naravnih, ekoloških ekstraktov iz konoplje, zelišč, gob itd.
Poiščite najboljši visokozmogljivi ultrazvočni procesor za svoje potrebe pri ekstrakciji
Ekstraktorji Hielscher Ultrasonics so dobro uveljavljeni na področju ekstrakcije rastlinskih snovi. Proizvajalci ekstraktov – od majhnih butičnih proizvajalcev do velikih proizvajalcev za množično proizvodnjo – v širokem naboru opreme Hielscher najdejo idealen ultrazvočni procesor za svojo proizvodno zmogljivost. Sistemi za šaržno obdelavo in neprekinjeno obdelavo v pretočnem načinu so takoj na voljo, hitro nameščeni ter varni in intuitivni za upravljanje.
Najvišja kakovost – zasnovano in izdelano v Nemčiji
Izpopolnjena strojna oprema in pametna programska oprema ultrazvočnih procesorjev Hielscher sta zasnovani tako, da zagotavljata zanesljive rezultate ultrazvočne ekstrakcije iz vaše rastlinske surovine s ponovljivimi izidi ter uporabniku prijaznim in varnim upravljanjem. Ultrazvočni ekstraktorji Hielscher, izdelani za delovanje 24/7 ter z visoko robustnostjo in majhnimi potrebami po vzdrževanju, so zanesljiva in priročna rešitev za proizvajalce rastlinskih ekstraktov.
Ekstraktorji Hielscher Ultrasonics se uporabljajo po vsem svetu za proizvodnjo visokokakovostnih rastlinskih ekstraktov. Ultrazvočni procesorji Hielscher, ki dokazano proizvajajo visokokakovostne ekstrakte, se ne uporabljajo le pri manjših izdelovalcih butičnih ekstraktov, temveč predvsem pri industrijski proizvodnji ekstraktov in prehranskih dopolnil, ki so široko dostopni na trgu. Zaradi robustnosti in majhnih potreb po vzdrževanju je ultrazvočne procesorje Hielscher preprosto namestiti, upravljati in spremljati.
Samodejno beleženje podatkov
Za izpolnjevanje proizvodnih standardov za prehranska dopolnila in terapevtske izdelke je treba proizvodne procese podrobno spremljati in beležiti. Digitalne ultrazvočne naprave Hielscher Ultrasonics omogočajo samodejno beleženje podatkov. Zaradi te pametne funkcije se vsi pomembni procesni parametri, kot so ultrazvočna energija (skupna in neto energija), temperatura, tlak in čas, samodejno shranjujejo na vgrajeno kartico SD takoj ob vklopu naprave. Spremljanje procesa in beleženje podatkov sta pomembna za stalno standardizacijo procesa in kakovost izdelka. Z dostopom do samodejno zabeleženih procesnih podatkov lahko pregledate prejšnje postopke sonikacije in ocenite rezultate.
Druga uporabniku prijazna funkcija je daljinsko upravljanje naših digitalnih ultrazvočnih sistemov prek brskalnika. Z daljinskim upravljanjem prek brskalnika lahko svoj ultrazvočni procesor od koder koli na daljavo zaženete, ustavite, prilagodite in spremljate.
Želite izvedeti več o prednostih ultrazvočne ekstrakcije? Stopite v stik z nami zdaj, da se pogovorimo o vašem postopku proizvodnje rastlinskih ekstraktov! Naše izkušeno osebje vam bo z veseljem posredovalo več informacij o ultrazvočni ekstrakciji, naših ultrazvočnih sistemih in cenah!
Zakaj je ultrazvočna ekstrakcija najboljša metoda?
Učinkovitost
- Višji izkoristki
- Hiter postopek ekstrakcije – v nekaj minutah
- Visokokakovostni ekstrakti – blaga, netoplotna ekstrakcija
- Okolju prijazna topila (voda, etanol, glicerin, rastlinska olja, NADES itd.)
Preprostost
- Priključi in uporabljaj – nastavitev in začetek delovanja v nekaj minutah
- Visoka zmogljivost obdelave – za obsežno proizvodnjo ekstraktov
- Šaržno delovanje ali neprekinjeno delovanje v pretočnem načinu
- Preprosta namestitev in zagon
- Prenosno / premično – prenosne naprave ali naprave na kolesih
- Linearno povečevanje obsega – za povečanje zmogljivosti vzporedno dodajte še en ultrazvočni sistem
- Daljinsko spremljanje in upravljanje – prek osebnega računalnika, pametnega telefona ali tablice
- Nadzor procesa ni potreben – nastavite in zaženite
- Visoka zmogljivost – zasnovano za neprekinjeno proizvodnjo 24/7
- Robustnost in majhne potrebe po vzdrževanju
- Visoka kakovost – zasnovano in izdelano v Nemčiji
- Hitro polnjenje in praznjenje med serijami
- Preprosto čiščenje
Varnost
- Preprosto in varno upravljanje
- Ekstrakcija brez topil ali s topili (voda, etanol, rastlinska olja, glicerin itd.)
- Brez visokih tlakov in temperatur
- Na voljo so sistemi s protieksplozijsko zaščito in certifikatom ATEX
- Preprosto upravljanje (tudi na daljavo)
- alg
- antocianinov
- artemizinina
- astragala
- baggibutija
- grenke melone
- konoplje
- čilijev
- cimeta
- lupin citrusov
- kakava
- kave
- »Cucurmin«
- kave kave
- vodne leče
- bezga
- česna
- ingverja
- zelenega čaja
- hmelja
- kratoma
- zdravilnih zelišč
- plodov menihovega sadeža
- gob
- oljčnih listov
- granatnega jabolka
- kvercetina
- kvilaje
- žafrana
- stevije
- tobaka
- vanilje
in še številnih drugih snovi!
Spodnja tabela prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih procesorjev:
| Prostornina šarže | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 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!
Hielscher Ultrasonics izdeluje visokozmogljive ultrazvočne homogenizatorje za mešanje, dispergiranje, emulgiranje in ekstrakcijo v laboratorijskem, pilotnem in industrijskem merilu.
Literatura / reference
- F. Chemat; M. K. Khan (2011): Applications of ultrasound in food technology: processing, preservation and extraction. Ultrasonic Sonochemistry, 18, 2011. 813–835.
- 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.
- Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk (2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
Topila in njihova polarnost
Spodnja tabela navaja najpogostejša topila, razvrščena od najnižje do najvišje polarnosti.
| Solvent | formula | boiling point (degC) | melting point (degC) | density (g/mL) |
solubility in H2O (g/100g) | relative polarity |
| cyclohexane | C6H12 | 80.7 | 6.6 | 0.779 | 0.005 | 0.006 |
| pentane | C5H12 | 36.1 | -129.7 | 0.626 | 0.0039 | 0.009 |
| hexane | C6H14 | 69 | -95 | 0.655 | 0.0014 | 0.009 |
| heptane | C7H16 | 98 | -90.6 | 0.684 | 0.0003 | 0.012 |
| carbon tetrachloride | CCl4 | 76.7 | -22.4 | 1.594 | 0.08 | 0.052 |
| carbon disulfide | CS2 | 46.3 | -111.6 | 1.263 | 0.2 | 0.065 |
| p-xylene | C8H10 | 138.3 | 13.3 | 0.861 | 0.02 | 0.074 |
| toluene | C7H8 | 110.6 | -93 | 0.867 | 0.05 | 0.099 |
| benzene | C6H6 | 80.1 | 5.5 | 0.879 | 0.18 | 0.111 |
| ether | C4H10O | 34.6 | -116.3 | 0.713 | 7.5 | 0.117 |
| methyl t-butyl ether (MTBE) | C5H12O | 55.2 | -109 | 0.741 | 4.8 | 0.124 |
| diethylamine | C4H11N | 56.3 | -48 | 0.706 | M | 0.145 |
| dioxane | C4H8O2 | 101.1 | 11.8 | 1.033 | M | 0.164 |
| N,N-dimethylaniline | C8H11N | 194.2 | 2.4 | 0.956 | 0.14 | 0.179 |
| chlorobenzene | C6H5Cl | 132 | -45.6 | 1.106 | 0.05 | 0.188 |
| anisole | C 7H8O | 153.7 | -37.5 | 0.996 | 0.10 | 0.198 |
| tetrahydrofuran (THF) | C4H8O | 66 | -108.4 | 0.886 | 30 | 0.207 |
| ethyl acetate | C4H8O2 | 77 | -83.6 | 0.894 | 8.7 | 0.228 |
| ethyl benzoate | C9H10O2 | 213 | -34.6 | 1.047 | 0.07 | 0.228 |
| dimethoxyethane (glyme) | C4H10O2 | 85 | -58 | 0.868 | M | 0.231 |
| diglyme | C6H14O3 | 162 | -64 | 0.945 | M | 0.244 |
| methyl acetate | C 3H 6O2 | 56.9 | -98.1 | 0.933 | 24.4 | 0.253 |
| chloroform | CHCl3 | 61.2 | -63.5 | 1.498 | 0.8 | 0.259 |
| 3-pentanone | C5H12O | 101.7 | -39.8 | 0.814 | 3.4 | 0.265 |
| 1,1-dichloroethane | C2H4Cl2 | 57.3 | -97.0 | 1.176 | 0.5 | 0.269 |
| di-n-butyl phthalate | C16H22O4 | 340 | -35 | 1.049 | 0.0011 | 0.272 |
| cyclohexanone | C6H10O | 155.6 | -16.4 | 0.948 | 2.3 | 0.281 |
| pyridine | C5H5N | 115.5 | -42 | 0.982 | M | 0.302 |
| dimethylphthalate | C10H10O4 | 283.8 | 1 | 1.190 | 0.43 | 0.309 |
| methylene chloride | CH2Cl2 | 39.8 | -96.7 | 1.326 | 1.32 | 0.309 |
| 2-pentanone | C 5H 10O | 102.3 | -76.9 | 0.809 | 4.3 | 0.321 |
| 2-butanone | C4H8O | 79.6 | -86.3 | 0.805 | 25.6 | 0.327 |
| 1,2-dichloroethane | C2H4Cl2 | 83.5 | -35.4 | 1.235 | 0.87 | 0.327 |
| benzonitrile | C7H5N | 205 | -13 | 0.996 | 0.2 | 0.333 |
| acetone | C3H6O | 56.2 | -94.3 | 0.786 | M | 0.355 |
| dimethylformamide (DMF) | C3H7NO | 153 | -61 | 0.944 | M | 0.386 |
| t-butyl alcohol | C4H10O | 82.2 | 25.5 | 0.786 | M | 0.389 |
| aniline | C6H7N | 184.4 | -6.0 | 1.022 | 3.4 | 0.420 |
| dimethylsulfoxide (DMSO) | C2H6OS | 189 | 18.4 | 1.092 | M | 0.444 |
| acetonitrile | C2H3N | 81.6 | -46 | 0.786 | M | 0.460 |
| 3-pentanol | C 5H 12O | 115.3 | -8 | 0.821 | 5.1 | 0.463 |
| 2-pentanol | C 5H 12O | 119.0 | -50 | 0.810 | 4.5 | 0.488 |
| 2-butanol | C4H10O | 99.5 | – 114.7 | 0.808 | 18.1 | 0.506 |
| cyclohexanol | C 6H 12O | 161.1 | 25.2 | 0.962 | 4.2 | 0.509 |
| 1-octanol | C 8H 18O | 194.4 | -15 | 0.827 | 0.096 | 0.537 |
| 2-propanol | C3H8O | 82.4 | -88.5 | 0.785 | M | 0.546 |
| 1-heptanol | C 7H 16O | 176.4 | -35 | 0.819 | 0.17 | 0.549 |
| i-butanol | C4H10O | 107.9 | -108.2 | 0.803 | 8.5 | 0.552 |
| 1-hexanol | C 6H 14O | 158 | -46.7 | 0.814 | 0.59 | 0.559 |
| 1-pentanol | C 5H 12O | 138.0 | -78.2 | 0.814 | 2.2 | 0.568 |
| acetyl acetone | C5H8O2 | 140.4 | -23 | 0.975 | 16 | 0.571 |
| ethyl acetoacetate | C6H10O3 | 180.4 | -80 | 1.028 | 2.9 | 0.577 |
| 1-butanol | C4H10O | 117.6 | -89.5 | 0.81 | 7.7 | 0. 586 |
| benzyl alcohol | C 7H 8O | 205.4 | -15.3 | 1.042 | 3.5 | 0.608 |
| 1-propanol | C3H8O | 97 | -126 | 0.803 | M | 0.617 |
| acetic acid | C2H4O2 | 118 | 16.6 | 1.049 | M | 0.648 |
| 2-aminoethanol | C2H7NO | 170.9 | 10.5 | 1.018 | M | 0.651 |
| ethanol | C2H6O | 78.5 | -114.1 | 0.789 | M | 0.654 |
| diethylene glycol | C4H10O3 | 245 | -10 | 1.118 | M | 0.713 |
| methanol | CH4O | 64.6 | -98 | 0.791 | M | 0.762 |
| ethylene glycol | C2H6O2 | 197 | -13 | 1.115 | M | 0.790 |
| glycerin | C3H8O3 | 290 | 17.8 | 1.261 | M | 0.812 |
| water, heavy | D2O | 101.3 | 4 | 1.107 | M | 0.991 |
| water | H2O | 100.00 | 0.00 | 0.998 | M | 1.000 |
Hielscher Ultrasonics izdeluje visokozmogljive ultrazvočne homogenizatorje od laboratorijskih do industrijskih velikosti.