Екстракција суперкритичним флуидом побољшана ултразвуком велике снаге
Ултразвучна екстракција, самостално или у комбинацији са алтернативним методама екстракције, као што су екстракција растварачем или екстракција помоћу екстрактора са суперкритичним CO2 , успешно се користи за екстракцију пуног спектра канабиноида из биљке канабиса (конопље и марихуане). У марихуани је главна канабиноидна компонента Δ9-тетрахидроканабинол (Δ9-THC), са својим добро познатим психотропним дејствима. Други важни канабиноиди са слабијом психотропном активношћу или без ње могу се наћи и у конопљи и у марихуани, а обухватају канабидиолну киселину (CBDA), канабидиол (CBD), канабигерол (CBG), канабихромен (CBC), канабинол (CBN) и канабициклол (CBL), заједно са другим сродним C19 хомолозима.
Ултразвучно побољшана суперкритична CO2 екстракција
Комбинација ултразвука велике снаге и екстрактора са суперкритичним флуидом (SFE) представља веома ефикасну и чисту методу за убрзавање и побољшавање процеса преноса масе. Пренос масе између сировине (нпр. биљног материјала као што су листови, цветови, пупољци итд.) и растварача (нпр. суперкритичног CO2) представља ограничавајући фактор током процеса екстракције. Услед ограниченог преноса масе, ефикасност екстракције је смањена. Да би се надокнадила недовољна ефикасност, мора се или продужити време екстракције или прихватити мањи принос екстракције.
Ултразвучни третман великом снагом је добро доказана технологија за интензивирање спорих реакција побољшавањем преноса масе између две фазе. Интензивним вибрацијама, силама смицања и турбуленцијама које изазивају мешање, ултразвук велике снаге излаже сировину за екстракцију дејству растварача знатно већом брзином. То доводи до изузетних приноса екстракције и краћег времена екстракције. Ултразвучни третман повећава ефикасност екстракције код сваког типа екстрактора са суперкритичним флуидом:
- повећањем приноса
- скраћивањем времена екстракције
- смањењем потребног притиска
- побољшавањем укупног производног капацитета
UIP2000hdT ултразвучни екстрактор може се прирубнички повезати са колонама за екстракцију суперкритичним CO
Ултразвучно побољшање преноса масе у процесима екстракције суперкритичним CO2 може се лако остварити уградњом ултразвучне сонде високих перформанси, као што је Cascatrode, у екстрактор са суперкритичним флуидом. Сонде компаније Hielscher Ultrasonics (познате и као ултразвучни рогови, сонотроде) могу се повезати преко стандардног прирубничког заптивача и компатибилне су са спојницама типа swedge lock. То чини уградњу и рад једноставним и безбедним. Пошто су сви ултразвучни уређаји Hielscher познати по својој робусности и непрекидном раду, једном уграђен систем захтева мало одржавања.
Ултразвучни уређаји и сонде Hielscher доступни су за
- екстракторе са суперкритичним флуидом малог обима / лабораторијске екстракторе
- полуиндустријски обим
- индустријски обим
Ултразвучни екстрактор уграђен у систем са суперкритичним CO2 ради побољшања преноса масе. Тиме се повећава принос екстракције и смањују време и температура екстракције.
слика и студија: Hu et al. 2007
Студија случаја ултразвучно побољшане суперкритичне CO2 екстракције
Екстракција ђумбира: Balachandran et al. (2006) испитивали су ефикасност ултразвучно потпомогнуте екстракције суперкритичним CO2 користећи Hielscher ултразвучни уређај UIP500hdT. Проучавали су утицај ултразвука на суперкритичну екстракцију користећи лиофилизовани ђумбир. „Принос једињења из ђумбира која дају љутину значајно се повећава под утицајем ултразвука, уз побољшања до 30% пред крај периода екстракције.“ (Balachandran et al. 2006)
Прочитајте више о ултразвучној екстракцији ђумбира!
FESEM снимци честица ђумбира. (A) Експерименти без соникације, (B) експерименти са соникацијом помоћу уређаја UIP500hdT .
Слика и студија: Balachandran et al. 2006
- интензивирају пренос масе током SFE
- повећају приносе екстракта
- убрзају SFE екстракцију
- лако раде при високим притисцима
- обрађују различите сировине
- се накнадно уграде у постојеће SFE системе
- се флексибилно уграде
- се прецизно контролишу
- се даљински контролишу
- се безбедно користе
Ултразвучни екстрактори велике снаге за екстракцију суперкритичним флуидом
Ултразвучни уређаји Hielscher могу се лако уградити у било који стандардни екстрактор са суперкритичним CO2 ради побољшања преноса масе, а тиме и повећања приноса екстракције.
Ултразвучне сонде типа CascatrodeTM посебно су погодне за уградњу у екстрактор са CO2 , јер каскатроде Hielscher имају велику површину која ствара снажну кавитацију у великим резервоарима система за екстракцију помоћу CO2 и тиме омогућава лаку обраду великих запремина. Робусни и поуздани индустријски ултразвучни процесори компаније Hielscher Ultrasonics могу да постигну веома високе амплитуде. Амплитуде до 200µm могу се лако континуирано одржавати током рада 24/7. За још више амплитуде доступне су ултразвучне сонотроде израђене по мери. Поуздан непрекидан рад при високим амплитудама, као и робусност и мали захтеви за одржавањем ултразвучних екстрактора Hielscher, чине их идеалном опремом за уградњу у истраживачко-развојне и комерцијалне екстракторе са суперкритичним / поткритичним CO2 .
- континуирано високе перформансе
- рад 24/7/365
- прецизна контрола процеса
- робусност
- мали захтеви за одржавањем
- безбедно и једноставно руковање
- даљинско управљање преко прегледача
Табела испод даје преглед приближног капацитета обраде наших ултразвучних уређаја:
| Запремина шарже | Проток | Препоручени уређаји |
|---|---|---|
| 10 до 2000mL | 20 до 400mL/min | UP200St, UP400St |
| 0,1 до 8L | 0,2 до 2L/min | UIP500hdT |
| 0,1 до 20L | 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 до 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | већи | група уређаја UIP16000 |
Контактирајте нас! / Питајте нас!
Литература / Референце
- 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.
Ултразвучна технологија високих перформанси! Асортиман производа компаније Hielscher покрива цео спектар, од компактног лабораторијског ултразвучног уређаја, преко стоних јединица, до потпуно индустријских ултразвучних система.