Ултразвучна Сокслетова екстракција

Ултразвук побољшава конвенционалну Сокслетову екстракцију. Сокслетова екстракција потпомогнута ултразвуком, позната и као Sono-Soxhlet, омогућава веће приносе и краће време екстракције. Hielscher соникатори са сондом могу се лако интегрисати у било коју класичну поставку Сокслетовог екстрактора.

Сокслетова екстракција применом ултразвука

Сокслетова екстракција је често коришћена метода екстракције чврсто–течно у синтетичким или аналитичким лабораторијама и неопходна је када жељено једињење има само ограничену растворљивост у растварачу, а нечистоћа је нерастворљива у том растварачу. Укратко, принцип рада Сокслетове екстракције може се описати као рефлукс растварача.
Ултразвук се успешно интегрише у Сокслетову екстракцију ради повећања приноса и скраћења трајања поступка. Када се Сокслетова екстракција заврши, растварач се уклања (нпр. помоћу ротационог испаривача).

Проблеми са конвенционалном Сокслетовом екстракцијом:

Традиционална Сокслетова екстракција има значајне недостатке због дугог трајања екстракције и велике количине употребљеног растварача. Осим тога, конвенционални Сокслетов екстрактор нема мешање. Мешање је потребно да би се убрзао процес екстракције. Пошто конвенционални Сокслетови екстрактори користе велике количине растварача, накнадно испаравање и концентрисање захтевају много енергије. На квалитет екстракта често негативно утиче дуго време задржавања екстрахованих једињења у загреваном балону поставке за Сокслетову екстракцију. Термолабилна циљна једињења се разлажу јер је материјал током дуготрајне екстракције изложен температури кључања растварача.

Решење: ултразвучна Сокслетова екстракција

Снажан ултразвук повећава пренос масе између узорка и растварача. Тиме се смањује потребна количина растварача. Трајање екстракције се драстично скраћује, тако да екстракти нису дуготрајно изложени топлоти. На тај начин се избегава или барем знатно смањује нежељено термичко разлагање екстракта.
Ултразвук се може лако интегрисати у поставку за Сокслетову екстракцију – било увођењем ултразвучног рога (сонде, сонотроде) у Сокслетову комору или индиректном соникацијом Сокслетове коморе кроз зид посуде. Ултразвучна Сокслетова екстракција – позната и као Sono-Soxhlet – даје веће приносе за краће време екстракције при блажим условима екстракције.

Sono-Soxhlet и Sono-Clevenger поставке индустријских размера са соникатором UIP1000hdT
(©Vernes et al., 2020)

„Ултразвучна обрада као метода екстракције представља ефикасну технику у поређењу са методама рефлукса за екстракцију органских супстанци у траговима из земљишта и седимената. Показало се да технике ултразвучне екстракције дају упоредиве или чак веће количине (Song et al., 2002) угљоводоника него друге технике екстракције […]. У зависности од врсте загађујућих материја и матрикса, соникација може имати предност у виду краћег времена екстракције. Оптимизација параметара ултразвучне екстракције, укључујући врсту растварача или састав растварача, време екстракције, количину узорка и садржај воде, често је неопходна за ефикаснију и поновљиву екстракцију (Berset et al., 1999). Технике ултразвучне обраде обично представљају релативно јефтину методу, уз употребу малих запремина органског растварача и без потребе за сложеним лабораторијским стакленим прибором и инструментима.“
[Oluseyi et al. 2011]

Предности Sono-Soxhlet екстракције

Sono-Soxhlet екстракција је варијанта традиционалне технике Сокслетове екстракције која укључује ултразвук високог интензитета ради побољшања процеса екстракције. Техника Sono-Soxhlet нуди неколико предности, поткрепљених научним истраживањима и студијама, које обухватају:

• Повећана ефикасност екстракције: Sono-Soxhlet екстракција повећава ефикасност екстракције разарањем ћелијских зидова биљних материјала или других матрикса узорака. Акустична кавитација настала услед интензивних ултразвучних таласа побољшава пренос масе и продирање растварача у узорак, чиме се повећава принос екстрахованих једињења.
• Скраћено време екстракције: Sono-Soxhlet екстракција значајно скраћује време екстракције у поређењу са конвенционалном Сокслетовом екстракцијом. Пошто ултразвук подстиче бржи пренос масе и дифузију, за екстракцију аналита и биљних једињења потребна је само кратка обрада. Краће трајање екстракције значи и већи капацитет обраде узорака.
• Мања потрошња растварача: Комбинација Сокслетове и ултразвучне екстракције доводи до смањене потрошње растварача. То не само да доприноси уштеди трошкова већ и своди утицај на животну средину на најмању меру.
• Свестраност примене: Sono-Soxhlet екстракција је свестрана и може се применити на широк спектар матрикса узорака, укључујући биљне материјале, прехрамбене производе, полимере и узорке из животне средине. Њена прилагодљивост чини је вредним алатом у различитим научним областима, као што су фитохемија, хемија и анализа животне средине.
• Зелена хемија: Sono-Soxhlet екстракција је у складу са принципима зелене хемије јер смањује количину отпада и потрошњу енергије. Њена ефикасност и смањена употреба растварача доприносе еколошки прихватљивијим процесима екстракције.

Ови повољни аспекти Sono-Soxhlet екстракције доприносе побољшању ефикасности процеса, ефикаснијем коришћењу времена и енергије, као и еколошкој прихватљивости. Главне предности Sono-Soxhlet екстракције заснивају се на повећаној ефикасности екстракције, скраћеном времену обраде, мањој потрошњи растварача, свестраности и доприносу зеленој хемији.
Искористите предности Сокслетове екстракције побољшане ултразвуком и контактирајте нас сада за више информација!

Литература / Референце

• 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.

Чињенице које вреди знати

Ултразвучни хомогенизатори се успешно користе за екстракцију у лабораторијама и индустријској производњи, нпр. у фармацеутској и прехрамбеној индустрији, као и за биолошка истраживања и анализе. Широк асортиман Hielscher ултразвучних уређаја омогућава састављање оптималне процесне поставке – која испуњава захтеве процеса за висок квалитет и обим производње.