Ultrazvočna ekstrakcija Soxhlet

Ultrazvok izboljša konvencionalno Soxhletovo ekstrakcijo. Ultrazvočno podprt Soxhlet, znan tudi kot Sono-Soxhlet, ekstrakcija vodi do višjih donosov in krajših časov ekstrakcije. Hielscherjeve sonde je mogoče enostavno integrirati v katero koli klasično nastavitev ekstraktorja Soxhlet.

Soxhletova ekstrakcija z ultrazvokom

Soxhletova ekstrakcija je pogosto uporabljena metoda ekstrakcije trdne tekočine, ki se uporablja v sintetičnih ali analitičnih laboratorijih in je potrebna, kadar želena spojina kaže le omejeno topnost v topilu in je nečistoča v tem topilu netopna. Na kratko, načelo delovanja Soxhletove ekstrakcije lahko opišemo kot refluks na osnovi topil.
Ultrazvok je uspešno integriran v Soxhletovo ekstrakcijo, da se poveča donos in skrajša trajanje. Ko je Soxhletova ekstrakcija končana, se topilo odstrani (npr. z rotacijskim uparjalnikom).

Težave s konvencionalno ekstrakcijo Soxhleta:

Tradicionalna Soxhletova ekstrakcija ima velike pomanjkljivosti zaradi dolgega trajanja ekstrakcije in velike količine uporabljenega topila. Poleg tega običajni Soxhletov ekstraktor nima mešanja. Za pospešitev procesa ekstrakcije je potrebno mešanje. Ker običajni Soxhletovi ekstraktorji uporabljajo velike količine topil, posledično izhlapevanje in koncentracija zahtevata veliko energije. Na kakovost ekstrakta pogosto negativno vpliva dolg čas zadrževanja ekstrahiranih spojin v ogrevani žarnici Soxhletove ekstrakcije. Termolabilne ciljne spojine se razgradijo, ko je material med dolgim trajanjem ekstrakcije izpostavljen toploti vrelišča topila.

Rešitev: Ultrazvočna ekstrakcija Soxhlet

Močan ultrazvok poveča prenos mase med vzorcem in topilom. Zato je potrebno manj topila. Trajanje ekstrakcije se drastično skrajša, tako da ekstrakti niso izpostavljeni dolgi izpostavljenosti toploti. S tem se izognemo neželeni toplotni razgradnji ekstrakta ali vsaj znatno zmanjšamo.
Ultrazvok je mogoče enostavno vključiti v Soxhletovo nastavitev ekstrakcije – bodisi z uvedbo ultrazvočnega roga (sonda, sonotroda) v Soxhletovo komoro ali s ultrazvočno razbijanjem Soxhletove komore posredno skozi steno posode. Ultrazvočna ekstrakcija Soxhlet – aslo znan kot Sono-Soxhlet – ima za posledico višji donos v krajšem času ekstrakcije v blažjih pogojih ekstrakcije.

Industrijske nastavitve Sono-Soxhlet in Sono-Clevenger z Sonicator UIP1000hdT
(©Vernes et al., 2020)

“Ultrasonication kot metoda ekstrakcije je učinkovita tehnika v primerjavi z metodami refluksa za ekstrakcijo organskih snovi v sledovih iz tal in sedimentov. Izkazalo se je, da ultrazvočne ekstrakcijske tehnike ustvarjajo primerljive ali celo večje količine (Song et al., 2002) ogljikovodikov kot druge tehnike ekstrakcije […]. Glede na vrsto onesnaževalcev in matrice ima lahko ultrazvočno razbijanje prednost hitrejših časov ekstrakcije. Optimizacija parametrov ultrazvočne ekstrakcije, vključno z vrsto topila ali sestave topila, časom ekstrakcije, obremenitvijo vzorca in vsebnostjo vode, je potrebna večkrat za učinkovitejše in ponovljive ekstrakcije (Berset et al., 1999). Ultrazvočne tehnike običajno zagotavljajo relativno poceni metodo, ki uporablja majhne količine organskega topila brez potrebe po izdelani stekleni posodi in instrumentih.”
[Oluseyi et al. 2011]

Prednosti ekstrakcije Sono-Soxhlet

Sono-Soxhletova ekstrakcija je različica tradicionalne tehnike ekstrakcije Soxhlet, ki vključuje ultrazvok visoke intenzivnosti za izboljšanje postopka ekstrakcije. Tehnika Sono-Soxhlet ponuja več prednosti, podprtih z znanstvenimi raziskavami in študijami, ki vključujejo:

• Povečana učinkovitost ekstrakcije: Sono-Soxhletova ekstrakcija poveča učinkovitost ekstrakcije z razgradnjo celičnih sten rastlinskih materialov ali drugih vzorčnih matrik. Akustična kavitacija, ki jo ustvarjajo intenzivni ultrazvočni valovi, izboljša prenos mase in poveča prodiranje topila v vzorec, s čimer se poveča donos ekstrahiranih spojin.
• Skrajšan čas ekstrakcije: Sono-Soxhletova ekstrakcija znatno skrajša čas ekstrakcije v primerjavi s konvencionalno Soxhletovo ekstrakcijo. Ker ultrazvok spodbuja hitrejši prenos in difuzijo mase, ekstrakcija analitov in botaničnih spojin traja le kratko obdelavo. Krajše trajanje ekstrakcije pomeni tudi večje prepustne zmogljivosti.
• Manjša poraba topil: Kombinacija Soxhleta in ultrazvočne ekstrakcije povzroči zmanjšano porabo topil. To ne prispeva le k prihrankom pri stroških, temveč tudi zmanjša vpliv na okolje.
• Vsestranskost uporabe: Ekstrakcija Sono-Soxhlet je vsestranska in se lahko uporablja za široko paleto vzorčnih matrik, vključno z rastlinskimi materiali, živilskimi proizvodi, polimeri in okoljskimi vzorci. Zaradi svoje prilagodljivosti je dragoceno orodje na različnih znanstvenih področjih, kot so fitokemija, kemija in okoljska analiza.
• Zelena kemija: Sono-Soxhletova ekstrakcija je usklajena z načeli zelene kemije z zmanjšanjem odpadkov in porabe energije. Njegova učinkovitost in zmanjšana poraba topil prispevata k okolju prijaznejšim procesom ekstrakcije.

Ti koristni vidiki ekstrakcije Sono-Soxhlet prispevajo k izboljšani učinkovitosti procesov, časovni in energetski učinkovitosti ter prijaznosti do okolja. Glavne prednosti ekstrakcije Sono-Soxhlet temeljijo na povečani učinkovitosti ekstrakcije, skrajšanem času obdelave, manjši porabi topil, vsestranskosti in prispevku k zeleni kemiji.
Izkoristite ultrazvočno izboljšano ekstrakcijo Soxhleta in nas kontaktirajte za več informacij!

Literatura / Reference