Ultrazvočna Soxhletova ekstrakcija

Ultrazvok izboljšuje običajno Soxhletovo ekstrakcijo. Ultrazvočno podprta Soxhletova ekstrakcija, znana tudi kot Sono-Soxhlet, omogoča večje izkoristke in krajše čase ekstrakcije. Sonikatorje Hielscher s sondo je mogoče preprosto vključiti v katero koli klasično postavitev Soxhletovega ekstraktorja.

Soxhletova ekstrakcija z uporabo ultrazvoka

Soxhletova ekstrakcija je pogosto uporabljena metoda ekstrakcije trdno–tekoče v sinteznih ali analiznih laboratorijih in je potrebna, kadar je želena spojina v topilu le omejeno topna, nečistoča pa v tem topilu ni topna. Na kratko lahko načelo delovanja Soxhletove ekstrakcije opišemo kot refluks s topilom.
Ultrazvok se uspešno vključuje v Soxhletovo ekstrakcijo za povečanje izkoristka in skrajšanje trajanja. Po končani Soxhletovi ekstrakciji se topilo odstrani (npr. z rotacijskim uparjalnikom).

Težave pri običajni Soxhletovi ekstrakciji:

Tradicionalna Soxhletova ekstrakcija ima velike pomanjkljivosti zaradi dolgega trajanja ekstrakcije in velike količine uporabljenega topila. Poleg tega običajni Soxhletov ekstraktor ne omogoča mešanja. Mešanje je potrebno za pospešitev ekstrakcijskega procesa. Ker običajni Soxhletovi ekstraktorji uporabljajo velike količine topila, poznejše uparjanje in koncentriranje zahtevata veliko energije. Dolg zadrževalni čas ekstrahiranih spojin v segreti bučki Soxhletove ekstrakcijske naprave pogosto negativno vpliva na kakovost ekstrakta. Termolabilne ciljne spojine razpadejo, ker je material med dolgotrajno ekstrakcijo izpostavljen toploti pri temperaturi vrelišča topila.

Rešitev: ultrazvočna Soxhletova ekstrakcija

Močan ultrazvok poveča prenos snovi med vzorcem in topilom. Zato je potrebno manj topila. Trajanje ekstrakcije se drastično skrajša, tako da ekstrakti niso dolgotrajno izpostavljeni toploti. S tem se neželeni toplotni razpad ekstrakta prepreči ali vsaj znatno zmanjša.
Ultrazvok je mogoče preprosto vključiti v Soxhletovo ekstrakcijsko napravo – bodisi z vstavitvijo ultrazvočnega roga (sonde, sonotrode) v Soxhletovo komoro bodisi s posredno sonikacijo Soxhletove komore skozi steno posode. Ultrazvočna Soxhletova ekstrakcija – znana tudi kot Sono-Soxhlet – omogoča večje izkoristke v krajšem času ekstrakcije pri blažjih ekstrakcijskih pogojih.

Industrijski postavitvi Sono-Soxhlet in Sono-Clevenger s sonikatorjem UIP1000hdT
(©Vernes et al., 2020)

“Sonikacija je kot ekstrakcijska metoda učinkovita tehnika v primerjavi z refluksnimi metodami za ekstrakcijo organskih snovi v sledovih iz tal in sedimentov. Dokazano je bilo, da ultrazvočne ekstrakcijske tehnike omogočajo pridobivanje primerljivih ali celo večjih količin (Song et al., 2002) ogljikovodikov kot druge ekstrakcijske tehnike […]. Glede na vrsto onesnaževal in matriksa je lahko prednost sonikacije krajši čas ekstrakcije. Za učinkovitejše in ponovljive ekstrakcije je pogosto potrebna optimizacija parametrov ultrazvočne ekstrakcije, vključno z vrsto ali sestavo topila, časom ekstrakcije, količino vzorca in vsebnostjo vode (Berset et al., 1999). Ultrazvočne tehnike običajno omogočajo razmeroma poceni metodo, pri kateri se uporabljajo majhne prostornine organskega topila brez potrebe po zapleteni steklovini in instrumentih.”
[Oluseyi et al. 2011]

Prednosti ekstrakcije Sono-Soxhlet

Ekstrakcija Sono-Soxhlet je različica tradicionalne tehnike Soxhletove ekstrakcije, ki vključuje ultrazvok visoke intenzivnosti za izboljšanje ekstrakcijskega procesa. Tehnika Sono-Soxhlet ponuja več prednosti, podprtih z znanstvenimi raziskavami in študijami, med katerimi so:

• Večja učinkovitost ekstrakcije: Ekstrakcija Sono-Soxhlet poveča učinkovitost ekstrakcije z razgradnjo celičnih sten rastlinskih materialov ali drugih matriksov vzorcev. Akustična kavitacija, ki jo ustvarjajo intenzivni ultrazvočni valovi, izboljša prenos snovi in prodiranje topila v vzorec ter s tem poveča izkoristek ekstrahiranih spojin.
• Krajši čas ekstrakcije: Ekstrakcija Sono-Soxhlet znatno skrajša čas ekstrakcije v primerjavi z običajno Soxhletovo ekstrakcijo. Ker ultrazvok pospešuje prenos snovi in difuzijo, ekstrakcija analitov in rastlinskih spojin zahteva le kratko obdelavo. Krajše trajanje ekstrakcije pomeni tudi večjo zmogljivost obdelave vzorcev.
• Manjša poraba topila: Kombinacija Soxhletove in ultrazvočne ekstrakcije zmanjša porabo topila. To prispeva k prihrankom pri stroških in hkrati zmanjšuje vpliv na okolje.
• Vsestranska uporabnost: Ekstrakcija Sono-Soxhlet je vsestranska in se lahko uporablja za širok nabor matriksov vzorcev, vključno z rastlinskimi materiali, živili, polimeri in okoljskimi vzorci. Zaradi svoje prilagodljivosti je dragoceno orodje na različnih znanstvenih področjih, kot so fitokemija, kemija in okoljska analiza.
• Zelena kemija: Ekstrakcija Sono-Soxhlet je skladna z načeli zelene kemije, saj zmanjšuje količino odpadkov in porabo energije. Njena učinkovitost in manjša poraba topila prispevata k okolju prijaznejšim ekstrakcijskim procesom.

Ti koristni vidiki ekstrakcije Sono-Soxhlet prispevajo k večji učinkovitosti procesa, časovni in energijski učinkovitosti ter prijaznosti do okolja. Glavne prednosti ekstrakcije Sono-Soxhlet temeljijo na večji učinkovitosti ekstrakcije, krajšem času obdelave, manjši porabi topila, vsestranskosti in prispevku k zeleni kemiji.
Izkoristite prednosti ultrazvočno izboljšane Soxhletove ekstrakcije in nas zdaj kontaktirajte za več informacij!

Literatura / Viri

• Djenni, Zoubida; Pingret, Daniella; Mason, Timothy J.; Chemat, Farid (2012): Sono–Soxhlet: In Situ Ultrasound-Assisted Extraction of Food Products. Food Analytical Methods. 2012.
• Luque-García, J.L.; Luque de Castro, M.D. (2004): Ultrasound-assisted Soxhlet extraction: an expeditive approach for solid sample treatment. Application to the extraction of total fat from oleaginous seeds. Journal of Chromatography A 1034, 2004. 237–242.
• Léa Vernès, Maryline Vian, Farid Chemat (2020): Chapter 12 – Ultrasound and Microwave as Green Tools for Solid-Liquid Extraction. Editor(s): Colin F. Poole, In Handbooks in Separation Science, Liquid-Phase Extraction, Elsevier, 2020. 355-374.
• Sueli Rodrigues, Fabiano A.N. Fernandes (2017): Chapter 14 – Extraction Processes Assisted by Ultrasound, In: Editor(s): Daniela Bermudez-Aguirre: Ultrasound: Advances for Food Processing and Preservation. Academic Press, 2017. 351-368.
• Oluseyi, T.; Olayinka, K.; Alo, B.; Smith, R. M. (2011): Comparison of extraction and clean-up techniques for the determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in contaminated soil samples. African Journal of Environmental Science and Technology Vol. 5/7, 2011. 482-493.
• Pngret, Danielle; Chemat, Farid; Cravotto, Giancarlo (2012): Ultrasound Combined with Conventional and Innovative Techniques for Extraction of Natural Products. Oral Communication – 13th Meeting of the European Society of Sonochemistry July 01–05, 2012, Lviv – Ukraine. 2012.
• Wang, L.; Weller, C. L. (2006): Recent advances in extraction of nutraceuticals from plants. Trends in Food Science & Technology 17, 2006. 300–312.

Koristne informacije

Ultrazvočni homogenizatorji se uspešno uporabljajo za ekstrakcijo v laboratorijih in industrijski proizvodnji, npr. v farmacevtski in živilski industriji ter pri bioloških raziskavah in analizah. Širok nabor ultrazvočnih naprav Hielscher omogoča sestavo optimalne procesne postavitve – ki izpolnjuje procesne zahteve glede visoke kakovosti in velikega obsega proizvodnje.