Ултразвучна екстракција дувана
Конвенционална екстракција дувана је спор процес који захтева много времена и подразумева употребу токсичних растварача на високим температурама, што овај процес чини опасним. Екстракција алкалоида из дувана потпомогнута ултразвуком може се спроводити уз употребу воде или благих растварача, у брзом поступку који траје неколико минута. Алкалоиди из дувана, као што је никотин, ослобађају се ултразвучном екстракцијом у брзом и веома ефикасном поступку који даје високе приносе екстракта пуног спектра (који садржи никотин, норникотин, хлорогенску киселину, 5-кафеоилхинску киселину, рутин, кафеинску киселину и скополетин, соланезол итд.).
Ултразвучна екстракција дувана
Екстракција потпомогнута ултразвуком је брза, ефикасна и практична метода екстракције која се заснива на примени ултразвука велике снаге. Интензивни ултразвучни таласи стварају брза микрокретања и акустичну кавитацију у системима чврсто–течно (нпр. биљни материјал у растварачу, као што су листови дувана у етанолу), што доводи до повећаног преноса масе и убрзава процес екстракције. У поређењу са другим напредним техникама екстракције, као што су екстракција суперкритичним флуидом и екстракција јонских парова, екстракција потпомогнута ултразвуком знатно је економичнија, еколошки прихватљивија, безбеднија и једноставнија за употребу. Зато је ултразвучна екстракција пожељна техника екстракције за ослобађање биоактивних једињења из биљног материјала.
Ултразвучном екстракцијом добија се екстракт широког спектра који садржи никотин, главни алкалоид који чини 94–98% укупног садржаја алкалоида у дувану, као и алкалоиде норникотин, анабазин, анатабин, котинин и миозмин.
Прочитајте више о екстракцији алкалоида из биљног материјала помоћу ултразвучног уређаја са сондом!
Соникатор UP400St (400 вати) за екстракцију алкалоида као што су никотин, норникотин, хлорогенска киселина итд. из листова дувана.
Екстракти дувана пуног спектра добијени соникацијом
Алкалоиди као што су никотин и норникотин, хлорогенска киселина, фенолна једињења, соланезол и друга биоактивна једињења могу се брзо, ефикасно и безбедно изоловати ултразвучном екстракцијом. Конвенционална екстракција дувана подразумева употребу токсичних растварача као што је хептан на високим температурама, што процес екстракције чини опасним поступком. Цео процес конвенционалне екстракције траје приближно 24h и зато захтева веома много времена.
Ултразвучна екстракција може се спроводити као екстракција хладном водом или уз употребу благих растварача као што су етанол или смеша етанола и воде, на собној или благо повишеној температури. Соникација траје неколико минута, што екстракцију чини брзим поступком. Осим тога, уз употребу воде или благих растварача, процес је потпуно безбедан и практичан.
Екстракти пуног спектра произведени ултразвуком садрже главни алкалоид никотин, као и секундарне алкалоиде или алкалоиде присутне у мањим количинама, као што су анабазин или 3-(2-пиперидинил)пиридин, анатабин или 3-(2-1,2,3,6-тетрахидропиридил)пиридин, котинин или 1-метил-5-(3-пиридил)-2-пиролидинон), 2,3’-дипиридил или изоникотеин, N-формилнорникотин или 2-(3-пиридил)пиролидинкарбалдехид, миозмин или 3-(1-пиролин-2-ил)пиридин, норникотин или 3-(пиролидин-2-ил)пиридин и бета-никотирин или 3-(1-метилпирол-2-ил)пиридин.
Садржај ових алкалоида варира у зависности од врсте дувана и дуванских производа. Док је никотин главни алкалоид са уделом од 94–98% у укупном садржају алкалоида, норникотин и анатабин су два најзаступљенија секундарна алкалоида, од којих сваки чини приближно 2% до 6% укупног садржаја алкалоида у дувану.
- Већи принос
- Висок квалитет
- Брза екстракција
- Благ, нетермички процес
- Вода или растварач
- Једноставан и безбедан рад
Изаберите из широког избора растварача
При ултразвучној екстракцији можете бирати између различитих растварача, укључујући воду, алкохол, етанол, метанол, смеше етанола и воде или јаке раствараче као што су хептан или хексан. Сви претходно наведени растварачи већ су успешно испитани и показали су се ефикасним за изоловање биоактивних једињења као што су алкалоиди, терпеноиди, фенолна једињења и соланесол из биљног материјала дувана. Соникација се може користити при екстракцији хладном водом без растварача (нпр. за припрему органских екстраката) или се може комбиновати са растварачем по вашем избору.
Сазнајте више о растварачима за ултразвучну екстракцију из биљног материјала!
Сазнајте више о екстракцији хексаном интензивираној ултразвуком!
Ултразвучна екстракција никотина из листова дувана помоћу соникатора UP200Ht
Ултразвучни екстрактори високих перформанси
Ултразвучна опрема компаније Hielscher често се користи као средство за екстракцију ради изоловања биоактивних једињења из биљног материјала. Пошто испоручује ултразвучне екстракторе за све размере процеса, Hielscher може да вам препоручи ултразвучни систем који најбоље одговара вашим потребама. Почевши од компактних, али снажних лабораторијских система за анализу и испитивање изводљивости, Hielscher нуди пун асортиман, од лабораторијских соникатора и соникатора за пилот-постројења до потпуно индустријских ултразвучних реактора. Захваљујући понуди целокупног асортимана ултразвучних процесора, Hielscher има идеалну конфигурацију за ваш процес екстракције. У зависности од запремине коју обрађујете и циља процеса, ултразвучна екстракција може се изводити шаржно или у режиму континуалног протока. Разноврсна додатна опрема, као што су сонотроде, појачивачи амплитуде, проточне ћелије и реактори, омогућава опремање ултразвучног процесора тако да се циљеви процеса испуне на идеалан начин.
Ултразвучним процесорима Hielscher може се прецизно управљати, а подаци о процесу аутоматски се бележе на уграђену SD картицу наших дигиталних ултразвучних система. Поуздана контрола параметара процеса обезбеђује доследно висок квалитет производа. Аутоматско бележење података о параметрима процеса омогућава једноставну стандардизацију процеса и испуњавање захтева добре произвођачке праксе (GMP).
Робусност ултразвучне опреме компаније Hielscher омогућава рад 24/7 при великим оптерећењима и у захтевним окружењима. Једноставан и безбедан рад, као и мали захтеви за одржавањем, чине ултразвучне системе Hielscher поузданим ослонцем у вашој производњи.
Табела у наставку даје оријентациони преглед приближног капацитета обраде наших соникатора:
| Запремина шарже | Проток | Препоручени уређаји |
|---|---|---|
| 0,5 до 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 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 | UIP4000 |
| n.a. | 10 до 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | већи | група уређаја UIP16000 |
Контактирајте нас сада за додатне информације! Наше добро обучено особље радо ће са вама разговарати о вашем процесу екстракције!
Контактирајте нас! / Питајте нас!
Ултразвучни процесори велике снаге за лабораторијске размере, пилот-постројења и индустријске размере.
UIP2000hdT, снажан соникатор високих перформанси снаге 2kW
Литература/Референце
- Esclapez, M.D.; García-Pérez, J.V.; Mulet, A.; Cárcel, J.A. (2011): Ultrasound-Assisted Extraction of Natural Products. Food Engineering Reviews, Volume 3, 2011. 108–120.
- Vinatoru, M. (2001): An overview of the ultrasonically assisted extraction of bioactive principles from herbs. Ultrasonics Sonochemistry 8(3):303-13.
- Chen, P.X.; Qian, N.; Burton, H.R.; Moldoveanu, S.C. (2005): Analysis of Minor Alkaloids in Tobacco: A Collaborative Study. Contributions to Tobacco Research, Vol. 21, No.7, 2005.
- Yuegang Zuo, Liliang Zhang, Jingping Wu, Johnathan W. Fritz, Suzanne Medeiros, Christopher Rego (2004): Ultrasonic extraction and capillary gas chromatography determination of nicotine in pharmaceutical formulations. Analytica Chimica Acta, Volume 526, Issue 1, 2004. 35-39.
Чињенице које вреди знати
Зашто је ултразвучна екстракција толико ефикасна?
Ultrasonically-assisted extraction (UAE) заснива се на увођењу ултразвучних таласа веома високог интензитета (акустичких таласа) у течност или суспензију. Акустички таласи стварају наизменичне циклусе високог / ниског притиска, који доводе до појаве акустичке кавитације. Појаву ултразвучне или акустичке кавитације карактеришу екстремни, просторно ограничени услови веома високих притисака, температура и сила смицања. У близини кавитационих мехурића који имплодирају могу се измерити температуре до 5000K, притисци од 1000 атмосфера, брзина загревања и хлађења изнад 1010 K/s и млазеви течности брзине до 280m/s, који се испољавају као веома велика сила смицања и турбуленција у кавитационој зони. Комбинација ових фактора (притиска, топлоте, смицања и турбуленције) разара ћелије (лиза) и појачава пренос масе током процеса екстракције. Тиме се поспешује екстракција биљних састојака из биљних ћелија у систему течност–чврста фаза. Техника ултразвучне екстракције широко се примењује за успешну и ефикасну екстракцију флавоноида, полисахарида, алкалоида, фитостерола, полифенола и пигмената из биљака.
Ултразвучна екстракција из биљних ћелија: микроскопски попречни пресек (TS) приказује механизам деловања током ултразвучне екстракције из ћелија (увећање 2000x) [извор: Vilkhu et al. 2011]
Дуван
Различите биљке из рода Nicotiana и породице Solanaceae (помоћнице) познате су као биљке дувана. Осим што је уобичајен назив за биљку, дуван означава и производе припремљене од осушених и дозрелих листова биљке дувана. Иако је Nicotiana tabacum главна гајена врста која се користи за производњу дувана и никотина, постоји више од 70 биљних врста дувана. N. tabacum је доминантна врста која се користи за дуванске производе, али се снажнија варијанта N. rustica може наћи широм света и користи се за производњу пестицида. При поређењу садржаја никотина, листови N. rustica имају садржај никотина чак до 9%, док листови N. tabacum садрже око 1 до 3%.
Дуван садржи стимулативни алкалоид никотин, као и хармала алкалоиде. Осушени и дозрели листови дувана углавном се користе за пушење у цигаретама, цигарама, лулама, наргилама, као и у електронским цигаретама, електронским цигарама, електронским лулама и испаривачима. Алтернативно, могу се конзумирати као бурмут, дуван за жвакање, дуван који се ставља између усне и десни и снус.
Породица биљака дувана садржи различите врсте и подврсте, које имају различите алкалоидне и ароматске профиле.
Оријентални дуван (Nicotiana tabacum L.) је врста дувана која се гаји углавном у Турској, Грчкој и суседним областима, а користи се за комерцијалну производњу цигарета, цигара и дувана за жвакање. Има снажан карактеристичан укус, релативно низак садржај никотина и висок садржај редукујућих шећера, киселина и испарљивог ароматичног уља, што дуванским производима даје интензивну арому.
Познато је 67 природних врста дувана. У наставку су наведене најчешће врсте:
- Nicotiana acuminata (Graham) Hook. – многоцветни дуван
- Nicotiana africana Merxm.
- Nicotiana alata Link & Otto – крилати дуван, јасмински дуван, танбаку (персијски)
- Nicotiana attenuata Torrey ex S. Watson – којотски дуван
- Nicotiana benthamiana Domin
- Nicotiana clevelandii A. Gray
- Nicotiana glauca Graham – дрвенасти дуван, бразилски дрвенасти дуван, жбунасти дуван, горушичино дрво
- Nicotiana glutinosa L.
- Nicotiana langsdorffii Weinm.
- Nicotiana longiflora Cav.
- Nicotiana occidentalis H.-M. Wheeler
- Nicotiana obtusifolia M. Martens & Galeotti – пустињски дуван, пунче, „табакиљо“
- Nicotiana otophora Griseb.
- Nicotiana plumbaginifolia Viv.
- Nicotiana quadrivalvis Pursh
- Nicotiana rustica L. – астечки дуван, мапачо
- Nicotiana suaveolens Lehm. – аустралијски дуван
- Nicotiana sylvestris Speg. & Comes – јужноамерички дуван, шумски дуван
- Nicotiana tabacum L. – комерцијални дуван који се гаји за производњу цигарета, цигара, дувана за жвакање итд.
- Nicotiana tomentosiformis Goodsp.
Три врсте наведене у наставку су хибриди које је створио човек:
- Nicotiana × didepta N. debneyi × N. tabacum
- Nicotiana × digluta N. glutinosa × N. tabacum
- Nicotiana × sanderae Hort. ex Wats. N. alata × N. forgetiana
Типови дувана
Сушење и накнадно одлежавање листова дувана изазивају спору оксидацију и разградњу каротеноида присутних у листу дувана. Услед оксидације, у листовима дувана синтетишу се одређена једињења која дају ароматичне ноте слатког сена, чаја, ружиног уља или воћа, које доприносе „благости“ дима. Скробови се претварају у шећере, који затим гликују протеине и оксидују се у крајње производе узнапредовале гликације (AGEs). То је процес карамелизације који диму такође даје арому.
Начин припреме и сушења дувана утиче на његове коначне ароматичне карактеристике. Сушење се може обављати на ваздуху, над ватром, индиректним загревањем и на сунцу. На пример, дуван сушен индиректним загревањем (нпр. из Француске) садржи само ниске нивое алкалоида, док је дуван Burley сушен на ваздуху (нпр. пореклом из Гватемале) познат по високом садржају алкалоида.
