Стратегије за веће приносе при екстракцији из биљака
За високоефикасну производњу биљних екстраката врхунског квалитета, тј. за добијање високих приноса екстраката врхунског квалитета уз кратко време екстракције, потребна је техника екстракције високих перформанси. Ултразвучна екстракција је техника интензивирања процеса која омогућава употребу широког спектра сировина и брзо и економично даје високе приносе екстраката изузетног квалитета.
Биљни екстракти врхунског квалитета помоћу ултразвука велике снаге
Када се из биљке екстрахује одређено биоактивно једињење или биоактивна фракција, на процес екстракције утичу различити фактори. Поред технологије екстракције (нпр. ултразвучне екстракције), поларност растварача, сировина и њена претходна обрада, однос чврсте и течне фазе (тј. однос биљног материјала и растварача), време екстракције и температура представљају важне процесне факторе који се морају пажљиво размотрити. Екстракција потпомогнута ултразвуком (UAE) омогућава идеалне услове обраде, које истовремено одликују благост и висока ефикасност. Слободан избор благих растварача или екстракције хладном водом, ниске температуре и кратко време обраде чине ултразвучну екстракцију супериорном техником екстракције, која спречава термичку или хемијску разградњу биоактивних молекула. Поред тога, UAE може ослободити целокупну расположиву количину биоактивних молекула из биљне сировине. Због тога је ултразвучна обрада најшире коришћена технологија екстракције за производњу екстраката високе потентности.
Екстракција из биљака помоћу UP400St (400W, 24kHz)
Шта ултразвучну екстракцију чини супериорном?
Екстракција потпомогнута ултразвуком (UAE) веома је ефикасна техника екстракције која се заснива на чисто механичким силама. Ултразвучну или акустичну кавитацију одликују интензивне силе смицања, као и велике локалне разлике у температури и притиску. Ове веома интензивне кавитационе силе изазивају такозвану сонопорацију, односно стварање нових и проширивање постојећих пора у ћелијској мембрани, као и разарање структура биљних ћелија. Ултразвучно појачан ток растварача у унутрашњост ћелије и из ње доприноси брзом и потпуном ослобађању биљних супстанци. Користећи искључиво механичке силе, UAE не мења биљне молекуле хемикалијама или интензивном топлотном обрадом и тиме спречава хемијске или топлотом изазване промене биоактивних супстанци које се налазе у биљкама. Као резултат, ултразвучном екстракцијом добијају се висококвалитетни екстракти пуног спектра који пружају пуно дејство комбинованих биљних супстанци, познато као такозвани ефекат пратње.
Ултразвучна екстракција: блага, нетермичка, а ипак веома ефикасна техника за високе приносе екстраката врхунског квалитета.
Поређење ултразвучне екстракције са другим техникама
Ултразвучна екстракција је широко коришћена техника за ослобађање и изоловање биоактивних једињења као што су антиоксиданси, полифеноли, полисахариди, протеини, липиди, канабиноиди и друге фитохемикалије из биљних материјала.
Ултразвучна обрада је пожељна метода због бројних предности, као што су високи / потпуни приноси екстракције, брза, нетермичка обрада, компатибилност са готово свим растварачима (нпр. водом, етанолом, метанолом, изопропанолом, биљним уљима, глицерином итд.), једноставан и безбедан рад, мали захтеви за одржавањем и многе друге.
Табела у наставку пореди ултразвучну екстракцију са другим конвенционалним методама екстракције, истичући предности UAE.
Ултразвучни екстрактори компаније Hielscher истичу се ефикасношћу, поузданошћу и лакоћом употребе
| Ултразвучна екстракција | Мацерација | CO2 екстракција | Сокслет | Перколација | |
|---|---|---|---|---|---|
| Растварач | компатибилна са готово сваким растварачем | вода, водени и неводени растварачи | CO2 | вода, водени и неводени растварачи | органски растварачи |
| Температура | нетермичка екстракција, прецизна контрола температуре |
температура околине | уз загревање | температура околине, повремено се примењује загревање |
изнад критичне температуре од 31°C |
| Притисак | могућ је рад и при атмосферском и при повишеном притиску |
атмосферски | атмосферски | атмосферски | веома високи притисци (изнад критичног притиска од 74 bar) |
| Време обраде | брзо | веома споро | споро | веома споро | умерено |
| Количина растварача | мала, висок удео чврстог биљног материјала у растварачу, нарочито када се користи систем са проточном ћелијом |
велика | умерена | велика | велике количине суперкритичног CO2 |
| Поларност природног екстракта | зависи од растварача; за екстракцију неполарних и поларних једињења препоручује се двостепена екстракција уз употребу два растварача |
зависи од растварача | зависи од растварача | зависи од растварача | зависи од притиска (при вишим притисцима већа поларност) |
| Флексибилност / Могућност повећања обима | за шаржну екстракцију и екстракцију у проточној линији, линеарно повећање обима |
само шаржна екстракција, ограничена могућност повећања обима |
само шаржна екстракција, ограничена могућност повећања обима |
само шаржна екстракција, ограничена могућност повећања обима |
само шаржна екстракција, ограничена могућност линеарног повећања обима, веома скупо |
Зашто је ултразвучна екстракција толико ефикасна?
Механизам интензивирања екстракције ултразвуком велике снаге углавном се приписује појави акустичне кавитације. Ултразвучна кавитација изазива сударе између честица биљне биомасе, што доводи до њиховог међусобног уситњавања и смањења величине честица. Када кавитациони мехурићи колабирају на површини чврстих биљних честица, ерозија и сонопорација додатно повећавају површину честица. Тиме интензивирани пренос масе олакшава ослобађање молекула као што су протеини, липиди, шећери, витамини, антиоксиданси, фитохемикалије и дијетална влакна. Силе смицања настале деловањем ултразвука побољшавају продирање растварача у ћелијски матрикс биљног материјала, односно повећавају пропустљивост ћелијских мембрана. Ови механизми ултразвука велике снаге одговорни су за значајно интензивирање процеса које се постиже применом ултразвука за екстракцију из биљног материјала.
- високи приноси
- екстракти врхунског квалитета
- веома ефикасан, брз процес
- ниски оперативни трошкови
- поновљиви резултати
- линеарно повећање обима
- једноставан и безбедан рад
- робусност
Сазнајте техничке информације о ултразвучним екстракторима Hielscher и њиховим предностима!
Hielscher Ultrasonics пројектује, производи и дистрибуира ултразвучне екстракторе високих перформанси за шаржну и континуалну обраду у било ком обиму производње. Поред највиших техничких стандарда, изузетне робусности и рада 24/7/365 који омогућава високу ефикасност, ултразвучним уређајима Hielscher управља се једноставно и поуздано. Висока ефикасност, паметан софтвер, интуитиван мени, аутоматско бележење података и даљинско управљање путем прегледача само су неке од карактеристика које издвајају екстракторе Hielscher од друге опреме за екстракцију.
Предности ултразвучних екстрактора Hielscher
Ефикасност
- Већи приноси
- Брз процес екстракције – за неколико минута
- Екстракти високог квалитета – блага, нетермичка екстракција
- Еколошки прихватљиви растварачи (вода, етанол, глицерин, биљна уља итд.)
Једноставност
- Прикључите и користите – постављање и обука за неколико сати
- Висок капацитет обраде – за производњу екстраката у великом обиму
- Шаржни или континуални рад у проточној линији
- Једноставно постављање – подржава више напона и захтева повезивање само четири црева
- Мобилност
- Линеарно повећање обима – додајте још један ултразвучни систем паралелно да бисте повећали капацитет
- Даљински надзор и управљање – путем рачунара, паметног телефона или таблета
- Није потребан надзор процеса – поставите и покрените
- Високе перформансе – пројектовано за континуалну производњу 24/7
- Робусност и мали захтеви за одржавањем
- Висок квалитет – пројектовано и произведено у Немачкој
- Брзо пуњење и пражњење између шаржи
- Лако чишћење
Безбедност
- Једноставан и безбедан рад
- Екстракција без растварача или уз употребу растварача (вода, етанол, биљна уља, глицерин итд.)
- Без високих притисака и температура
- Доступни су системи заштићени од експлозије са ATEX сертификатом
- Лако управљање (такође и даљински)
Растварачи за ултразвучну екстракцију
Изаберите идеалан растварач за свој процес екстракције: вода, мешавина воде и алкохола, изопропил алкохол, хексан, етанол, метанол, бутан, биљна уља, глицерин,
нетоксични растварачи, као и сви други стандардни растварачи компатибилни су са ултразвучном екстракцијом.
Ултразвучна екстракција хладном водом: Иако је вода технички растварач, такозвани универзални растварач, екстракција водом се генерално сматра екстракцијом без растварача. Ултразвучна екстракција без растварача не захтева никакве стране супстанце. Суспензија воде и биљног материјала подвргава се соникацији како би се разбили ћелијски зидови биљке и тако ослободили биоактивни молекули у воду (растварач). Соникација је чисто механичка метода која хемијски не мења сировину и екстракт. Због тога је ултразвучна екстракција пожељна техника за производњу висококвалитетних биљних екстраката.
Ултразвучни уређај са сондом UIP1000hdT са мешалицом за производњу биљних екстраката као што су канабиноиди (нпр. CBD, THC, CBG)
Табела у наставку даје преглед приближног капацитета обраде наших ултразвучних екстрактора (шаржна и проточна обрада):
| Запремина шарже | Проток | Препоручени уређаји |
|---|---|---|
| 1 до 500mL | 10 до 200mL/min | UP100H |
| 10 до 2000mL | 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 до 20L | 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| није применљиво | 10 до 100L/min | UIP16000 |
| није применљиво | већи | група уређаја UIP16000 |
Контактирајте нас! / Питајте нас!
Индустријско постројење са ултразвучним екстрактором UIP4000hdT за производњу биљних екстраката.
Hielscher Ultrasonics производи и испоручује ултразвучне екстракторе високих перформанси за лабораторијске, пилотске и индустријске размере.
Литература / Референце
- 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.
- Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extraction and characterization of proteins from banana (Musa Sapientum L) flower and evaluation of antimicrobial activities. J Food Sci Technol (February 2018) 55(2):658–666.
- Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
- V. Lobo, A. Patil,A. Phatak, N. Chandra (2010): Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacognosy Reviews 2010 Jul-Dec; 4(8): 118–126.
Hielscher Ultrasonics производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси за примену од лабораторијских до индустријских размера.