Ултразвучна обрада надмашује друге методе екстракције по брзини
Брз поступак ултразвучне екстракције и уштеда времена у производњи екстраката која из њега произлази представљају једну од многих предности ултразвучне екстракције биоактивних једињења из биљака. Ултразвучна екстракција је научно упоређена са алтернативним техникама екстракције, као што су екстракција суперкритичним CO2, мацерација, екстракција уз загревање под рефлуксом, Сокслетова екстракција или микроталасна екстракција, а резултати истраживања доказују значајну предност ултразвучне обраде у погледу брзине и приноса екстракције.
Ултразвучна обрада као брз поступак екстракције
Ултразвучна екстракција биоактивних једињења добро је позната по високим приносима, висококвалитетним екстрактима, кратком времену екстракције, малој потрошњи енергије и могућности рада са веома благим растварачима. Сви ови фактори доприносе изузетној укупној ефикасности ултразвучне екстракције биоактивних састојака из биљних материјала.
У наставку можете пронаћи избор извештаја о научним истраживањима у којима је ултразвучна екстракција (такође екстракција потпомогнута ултразвуком / UAE) упоређена са другим техникама екстракције, као што су мацерација, Сокслетова екстракција, екстракција уз загревање под рефлуксом, екстракција суперкритичним CO2 и микроталасна екстракција.
Ултразвучни уређај UP400St за брзу екстракцију биљних материјала у шаржном режиму
| Примена екстракције | Време ултразвучне екстракције | Време екстракције алтернативном методом | Додатне информације | Извор |
|---|---|---|---|---|
| Екстракција антоцијанина из бобица мирте | 5 min | 15 min микроталасна екстракција |
ултразвучни уређај UP200S | Gonzalez et al., 2019 |
| Екстракција из листова болда | 5–30 min | 15–90 min мацерација |
ултразвучни уређај UIP1000hdT „Можемо видети да је принос након 5 до 30 min ултразвучне обраде једнак приносу конвенционалне мацерације након 15 до 90 min: UAE захтева трећину времена потребног за екстракцију растворљивог материјала из листова конвенционалном мацерацијом.“ |
Petigny et al., 2013 |
| Екстракција укупних фенола и флавоноида из жалфије | 11 min | 30 min конвенционална екстракција у воденом купатилу са тресилицом на 60ºC |
ултразвучни екстрактори UP100H, UP400S |
Dent et al., 2015 |
| Екстракција полифенола из листова маслине | 21 min | 60min конвенционална екстракција уз загревање под рефлуксом |
ултразвучни уређај UP400S | Dobrinčić et al., 2020 |
| Екстракција биоактивних фенолних једињења из листова Malva sylvestris | 49 min 48°C при 110W |
5 h екстракција у мешаном слоју при 150 rpm |
Ултразвучни уређај UP200S HPLC анализа је показала да се концентрација биоактивних фенолних једињења значајно повећала (p≺0,05) у оптималним UAE условима. |
Bimakr et al., 2017 |
| Екстракција липида из семена зимске диње (Benincasa hispida) | ∼36 min | Екстракција суперкритичним угљен-диоксидом у комбинацији са техником промене притиска (SCE-PST) (∼50 min), екстракција суперкритичним CO2 (∼97 min) и конвенционална Сокслетова екстракција (∼360 min) | Поређење екстракције суперкритичним угљен-диоксидом (sCO2), екстракције потпомогнуте ултразвуком (UAE), екстракције суперкритичним угљен-диоксидом у комбинацији са техником промене притиска (SCE-PST) и Сокслетове екстракције показује да је UAE најефикаснија и најбржа техника екстракције. | Bimakr et al. (2015) |
Поређење екстракције суперкритичним угљен-диоксидом (sCO2), екстракције потпомогнуте ултразвуком (UAE), екстракције суперкритичним угљен-диоксидом у комбинацији са техником промене притиска (SCE-PST) и Сокслетове екстракције показује да UAE представља најефикаснију и најбржу технику екстракције.
- Висока ефикасност екстракције
- Врхунски приноси екстракције
- Брз процес
- Ниске температуре
- Погодна за екстракцију термолабилних једињења
- Компатибилна са било којим растварачем
- Мала потрошња енергије
- Еколошки прихватљива техника екстракције
- Једноставан и безбедан рад
- Ниски инвестициони и оперативни трошкови
- Рад 24/7 у тешким радним условима
Ултразвучни екстрактори високих перформанси за брзо изоловање једињења
Најсавременија ултразвучна опрема компаније Hielscher омогућава брзу екстракцију висококвалитетних биомолекула из биљака. Потпуна контрола параметара процеса, као што су амплитуда, температура, притисак и унос енергије, омогућава најефикасније и најблаже услове екстракције, при којима се добијају неоштећени, високо биоактивни екстракти. Параметри ултразвучне екстракције, као што су величина честица сировине, врста растварача, однос чврсте материје и растварача и време екстракције, могу се оптимизовати за највишу ефикасност и најбоље укупне резултате. Пошто је ултразвучна екстракција нетермичка метода екстракције, може се избећи термичка разградња биоактивних састојака, што резултира врхунским квалитетом екстракта.
Свеукупно, предности као што су висок принос, кратко време екстракције, ниска температура екстракције и смањене потребе за растварачем чине ултразвучну обраду методом екстракције којој се даје предност.
Ултразвучна обрада надмашује микроталасну екстракцију антоцијанина из бобица мирте. Ултразвучна обрада је три пута бржа од микроталасне екстракције.
Поређење ултразвучне екстракције са конвенционалном екстракцијом у воденом купатилу са тресилицом показује значајно скраћење времена екстракције укупних фенола и флавоноида из жалфије када се користи ултразвучна екстракција. Ултразвучна екстракција захтева само једну трећину времена екстракције у воденом купатилу са тресилицом.
Ултразвучна екстракција: утврђена примена у лабораторији и индустрији
Ултразвучна екстракција се широко примењује за екстракцију свих врста биоактивних једињења из биљних материјала, гљива, алги, бактерија и ћелија сисара. Ултразвучна екстракција је утврђена као једноставна, економична и високо ефикасна техника која надмашује друге традиционалне технике екстракције већим приносима екстракције и краћим трајањем обраде.
Уз лако доступне лабораторијске, стоне и потпуно индустријске ултразвучне системе, ултразвучна екстракција данас представља добро утврђену и поуздану технологију. Hielscher ултразвучни екстрактори инсталирани су широм света у индустријским постројењима за производњу биоактивних једињења прехрамбеног и фармацеутског квалитета.
Табела у наставку даје увид у приближан капацитет обраде наших ултразвучних уређаја:
| 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!
Hielscher Ultrasonics производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси за мешање, дисперговање, емулговање и екстракцију у лабораторијским, пилотским и индустријским размерама.
Литература / Референце
- Bimakr, Mandana; Ganjloo, Ali; Zarringhalami, Soheila; Ansarian, Elham (2017): Ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from Malva sylvestris leaves and its comparison with agitated bed extraction technique. Food Science and Biotechnology 26(6); 2017.
- 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.
- Bimakr, Mandana; Abdul Rahman, Russly; Ganjloo, Ali; Taip, Farah; Mohd Adzahan, Noranizan; Sarker, Md Zaidul (2016): Characterization of Valuable Compounds from Winter Melon (Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.) Seeds Using Supercritical Carbon Dioxide Extraction Combined with Pressure Swing Technique. Food and Bioprocess Technology 9, 2016. 396-406.
- Bimakr, Mandana, Russly Abdul Rahman, Farah Saleena Taip, Noranizan Mohd Adzahan, Md. Zaidul Islam Sarker, Ali Ganjloo (2012): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Crude Oil from Winter Melon (Benincasa hispida) Seed Using Response Surface Methodology and Evaluation of Its Antioxidant Activity, Total Phenolic Content and Fatty Acid Composition. Molecules 17, No. 10, 2012 11748-11762.
- González de Peredo; Ana V., Vázquez-Espinosa, Mercedes; Espada-Bellido, Estrella; Ferreiro-González, Marta; Amores-Arrocha, Antonio; Palma, Miguel; Barbero, Gerardo; Jiménez-Cantizano, Ana (2019): Alternative Ultrasound-Assisted Method for the Extraction of the Bioactive Compounds Present in Myrtle (Myrtus communis L.). Molecules. 2019 Mar 2;24(5):882.
- Dent, Maja; Verica, Dragović-Uzelac; Garofulić, Ivona; Bosiljkov, Tomislav; Ježek, Damir; Brncic, Mladen (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chemical and Biochemical Engineering Quarterly 29 (3), 2015.
- Dobrinčić, Ana; Maja Repajić, Ivona E. Garofulić, Lucija Tuđen, Verica Dragović-Uzelac; Branka Levaj (2020): Comparison of Different Extraction Methods for the Recovery of Olive Leaves Polyphenols. Processes 8, no. 9, 2020.
Корисне чињенице
Принцип рада ултразвучне екстракције
Ултразвучна екстракција је широко коришћена метода за изоловање и издвајање биоактивних компонената из биљних материјала. Пошто је ултразвучна обрада компатибилна са било којом врстом растварача, поступак ултразвучне екстракције може се оптимално осмислити према биоактивним једињењима (тј. циљним једињењима), њиховој поларности, растворљивости, осетљивости на топлоту и другим факторима. Прилагођавањем процеса ултразвучне обраде конкретном једињењу или различитим једињењима може се изабрати најидеалнија конфигурација ради добијања екстракта изузетно високог квалитета.
Ултразвучни таласи уведени у течност или суспензију стварају интензивне вибрације и акустичну кавитацију. Акустичну, односно ултразвучну кавитацију одређују изузетно велике разлике притиска, силе смицања и млазеви течности који се јављају локално. Ове силе разбијају ћелијске зидове, разарају биљне ћелије и интензивирају пренос масе између унутрашњости ћелије и растварача. Тиме се биоактивни састојци ефикасно ослобађају у околни растварач, одакле се циљни молекули могу лако изоловати и пречистити (нпр. ротационим испаравањем, дестилацијом воденом паром или помоћу HPLC).
Ултразвучна екстракција из биљних ћелија: микроскопски попречни пресек (TS) приказује механизам деловања током ултразвучне екстракције из ћелија (увећање 2000x)
[извор: Vilkhu et al. 2011]
Hielscher Ultrasonics производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси од лабораторијских до индустријских размера.