Glycerin som lösningsmedel för ultraljud extraktion
Glycerin eller glycerol kan användas som rent (100%) eller som en blandning av glycerin och vatten eller etanol för botanisk extraktion. Lär dig mer om fördelarna med att använda glycerin som extraktionsmedel i ultraljudsbehandlingsprocesser.
Botanisk extraktion i glycerin med hjälp av ultraljudsbehandling
Botanisk extraktion är en grundläggande process inom analytisk kemi, biokemi och naturproduktforskning, som syftar till att isolera specifika komponenter från komplexa blandningar. Traditionella extraktionsmetoder, såsom maceration eller Soxhlet-extraktion, kräver ofta långa bearbetningstider och användning av organiska lösningsmedel, vilket kan innebära miljö- och hälsorisker. Under det senaste decenniet har ultraljud extraktion ersatt traditionella extraktionstekniker såsom maceration, Soxhlet och lösningsmedel extraktion, eftersom ultraljudsbehandling är effektivare, snabbare, mer effektiv och miljövänligare. Förutom dessa fördelar med ultraljud extraktion, gör denna teknik det möjligt att använda det lösningsmedel som du väljer. Ultraljudsextraktorer kan till och med hantera rent vegetabiliskt glycerin som lösningsmedel.
UP400ST homogenisator med ultraljud för örtextraktion med glycerin som lösningsmedel.
Hur fungerar ultraljudsapparater av sondtyp för extraktion?
Sonikatorer som används för botanisk extraktion använder kraften i intensivt ultraljud. Via ultraljudssonden överförs ultraljud med hög intensitet in i lösningsmedlet, där många kavitationsbubblor uppstår. Den snabba bildningen och kollapsen av mikroskopiska kavitationsbubblor genererar skjuvkrafter och intensiv omrörning, lokala höga temperaturer och tryck. Dessa sonomekaniska krafter stör effektivt cellväggarna och underlättar frisättningen av intracellulära föreningar. Denna ultraljudsintensifierade extraktionsteknik erbjuder flera fördelar, inklusive minskade extraktionstider, ökat utbyte och förmågan att bearbeta termolabila ämnen utan betydande nedbrytning.
Vegetabiliskt glycerin som extraktionsmedel
Vegetabiliskt glycerin, en färglös, luktfri och trögflytande vätska som härrör från vegetabiliska oljor, är allmänt känd för sina lösningsmedelsegenskaper. Det är giftfritt, biologiskt nedbrytbart och uppvisar utmärkt löslighet för ett brett spektrum av organiska föreningar. Som lösningsmedel erbjuder vegetabiliskt glycerin flera fördelar jämfört med traditionella organiska lösningsmedel:
- Säkerhet och miljöpåverkan: Glycerin är giftfritt och miljövänligt, vilket gör det till ett att föredra för tillämpningar inom grön kemi.
- Livsmedels- och läkemedelsklassad: Vegetabiliskt glycerin finns i livsmedels- och läkemedelskvalitet. Eftersom glycerin är alkoholfritt, ätbart och smakar sött är det ett uppskattat lösningsmedel för extrakt som är avsedda för livsmedel och läkemedel. För kosmetika är glycerin ett väl ansett lösningsmedel på grund av dess mjukgörande egenskaper.
- Löslighet: Det kan lösa upp både hydrofila och hydrofoba ämnen, vilket breddar omfattningen av extraherbara föreningar.
- Stabilitet: Glycerin är kemiskt stabilt, vilket hjälper till att bevara integriteten hos känsliga föreningar under extraktionen.
Ultraljudsapparat UIP1000hdT för botanisk extraktion.
Protokoll: Ultraljud extraktion från växtbaserade blad till glycerin
I detta protokoll guidar vi dig genom stegen för ultraljud extraktion av bioaktiva föreningar från växtbaserade blad till rent glycerin. Du kan titta på den kompletterande videon ovan för att få ett visuellt intryck av ultraljudsextraktionsprocessen.
Du behöver:
- färska eller torkade örter
- 100% vegetabiliskt glycerin
- sond-typ sonikator, t.ex. UP400St med sonotrode S24d22L2D
- Bägare av glas
- Mörk glasflaska för förvaring
Steg-för-steg-instruktioner
- Hacka örtbladen i små bitar (ca 5x5mm).
- Lägg örtbladen i glasbägaren.
- Tillsätt glycerinet. Du kan låta örterna ligga i blöt i några minuter.
- Sätt in sonden på sonden på sonikatorn i bägaren. Centrera sonden i mitten av bägaren och se till att sonotroden inte vidrör kärlets väggar.
- Ställ in amplituden till 100% och starta ultraljudsbehandling.
- Övervaka temperaturen med temperatursensorn som följer med UP400St.
- När temperaturen stiger över temperaturen, som du inte vill överskrida, kan du antingen pausa ultraljudssonackan för att låta glycerinuppslamningen svalna. Du kan ställa in en temperaturgräns i menyn på UP400St. Dessutom kan du placera glasbägaren i ett isbad.
- Sonicate för en total energitillförsel på ca 200-250 Ws/g. (Du kan ställa in den riktade energitillförseln i menyn på UP400ST och alla digitala Hielscher ultraljudsapparater.)
- Efter ultraljudsbehandling, ta bort det uttömda växtmaterialet från glycerinet genom filtrering. Du kan använda en sil, filterpapper eller en ostduk. För att underlätta filtreringen av det viskösa glycerienet, använd vakuumfiltrering.
Felsökning och tips:
Ju kallare glycerinet är, desto högre är dess viskositet. Mycket viskösa vätskor kräver en kraftfullare sonikator. Den 400 watt kraftfulla sonicator UP400St hanterar 100% glycerin vid rumstemperatur suveränt. Om du använder en ultraljudsapparat med lägre effekt, kan du använda en glycerin-vatten blandning (t.ex. 50:50 % v / v).
För kallt glycerin, en industriell sonikator som 1000 watt ultraljudsprocessor UIP1000hdT är idealiska för att bearbeta mycket viskösa lösningsmedel.
Protokoll: Extraktion av fytokemikalier från gentianarot
En praktisk tillämpning av glycerin-vatten blandningar i ultraljud botanisk extraktion demonstreras i isolering av fytokemikalier såsom amarogentin från gentianarot i 50% glycerin med hjälp av Hielscher UP200Ht sonikator. Gentianarot innehåller bittra smakämnen som är av intresse inom livsmedels- och dryckesindustrin samt inom traditionell medicin.
Amarogentin har ett bitterhetsvärde på 58 000 000 och finns i en koncentration på 0,15 % i gentianaroten. Gentianans bitterhet kännetecknas av en ren smak. Gentianobittra föreningar erbjuder hög styrka och värderas som en stark smakförening.
Steg-för-steg-instruktioner för ultraljud gentianarot extraktion med glycerin som lösningsmedel
Användningen av en glycerin-vattenblandning, i kombination med den högpresterande UP200Ht sonikatorn, resulterar i ett högt utbyte av extraherade fytokemikalier. Glycerinets milda förhållanden säkerställer att de känsliga föreningarna förblir stabila under hela processen.
Glycerin och dess blandningar med vatten eller etanol ger mångsidiga lösningsmedelsalternativ för ultraljud botanisk extraktion. Trots de utmaningar som den höga viskositeten hos glycerin innebär, kan avancerad ultraljudsbehandlingsutrustning som Hielscher UP200Ht effektivt hantera dessa lösningsmedel, vilket säkerställer effektiv extraktion av värdefulla fytokemikalier. Förmågan att skräddarsy lösningsmedelssammansättningen och utnyttja kraften i ultraljudsvågor gör ultraljudsassisterad extraktion till en kraftfull teknik för isolering av bioaktiva föreningar från växtmaterial.
Ultraljudsbaserad extraktion i glycerin
Att kombinera sond-typ ultraljudsapparater med vegetabiliskt glycerin som lösningsmedel presenterar ett kraftfullt tillvägagångssätt för extraktion. De mekaniska effekterna av ultraljud förbättra massöverföringen, förbättra effektiviteten av glycerin i solubiliserande målföreningar. Denna kombination är särskilt effektiv för att extrahera bioaktiva föreningar från växtmaterial, såsom polyfenoler, alkaloider och eteriska oljor.
Tillämpningar för ultraljud botanisk extraktion i glycerin
Denna extraktionsteknik har lovande tillämpningar inom olika områden:
- Läkemedel: Isolering av aktiva farmaceutiska ingredienser från medicinalväxter.
- Livsmedelsindustri: Extraktion av naturliga smakämnen, färgämnen och antioxidanter.
- Kosmetika: Produktion av bioaktiva föreningar för hudvårds- och skönhetsprodukter.
- djupa eutektiska lösningsmedel På grund av dess låga kostnad, höga tillgänglighet, giftfria natur, icke-brandfarlighet och icke-flyktighet är glycerol och glycerolbaserade djupa eutektiska lösningsmedel idealiska för ultraljudsextraktion av polyfenoler, vilket erbjuder en mycket hållbar lösning.
- Hög effektivitet
- Toppmodern teknik
- tillförlitlighet & robusthet
- Justerbar, exakt processtyrning
- batch & Inline
- för vilken volym som helst
- Intelligent programvara
- Smarta funktioner (t.ex. programmerbar, dataprotokoll, fjärrkontroll)
- Enkel och säker att använda
- Lågt underhåll
- CIP (clean-in-place)
Design, tillverkning och rådgivning – Kvalitet tillverkad i Tyskland
Hielscher ultraljudsapparater är välkända för sina högsta kvalitets- och designstandarder. Robusthet och enkel drift möjliggör en smidig integration av våra ultraljudsapparater i industriella anläggningar. Tuffa förhållanden och krävande miljöer hanteras enkelt av Hielscher ultraljudsapparater.
Hielscher Ultrasonics är ett ISO-certifierat företag och lägger särskild vikt vid högpresterande ultraljudsapparater med den senaste tekniken och användarvänligheten. Naturligtvis är Hielscher ultraljudsapparater CE-kompatibla och uppfyller kraven i UL, CSA och RoHs.
Tabellen nedan ger dig en indikation på den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater:
| Batchvolym | Flöde | Rekommenderade enheter |
|---|---|---|
| 0.5 till 1,5 ml | N.A. | VialTweeter |
| 1 till 500 ml | 10 till 200 ml/min | UP100H |
| 10 till 2000 ml | 20 till 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 till 20L | 0.2 till 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 till 100L | 2 till 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 till 150L | 3 till 15 l/min | UIP6000hdT |
| N.A. | 10 till 100 L/min | UIP16000 |
| N.A. | Större | kluster av UIP16000 |
Kontakta oss! / Fråga oss!
Sonicator MSR-4 med 4x 4kW ultraljudssonder (total 16kW ultraljudseffekt) för industriell utvinning av bioaktiva föreningar.
Litteratur / Referenser
- Sumbal Jamshaid, Dildar Ahmed (2022): Optimization of ultrasound-assisted extraction of valuable compounds from fruit of Melia azedarach with glycerol-choline chloride deep eutectic solvent. Sustainable Chemistry and Pharmacy, Volume 29, 2022.
- Jamshaid, S., Ahmed, D. & Aydar, A. Y. (2022): Ultrasound-assisted extraction optimization of polyphenols, flavonoids, and antioxidant compounds from fruit of Melia azedarach using a glycerol-based green deep eutectic solvent. Journal of Food Processing and Preservation, 46, e16657.
- Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 2019
- 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.
Fakta värda att veta om glycerin
Vad är glycerin? Glycerin, även känt som glycerol, är en trevärd alkohol med hög vattenlöslighet och hygroskopicitet. Detta gör det till ett mångsidigt lösningsmedel i olika applikationer. Viskositeten hos vegetabiliskt glycerin är cirka 1400 centipoise vid 20ºC. Glycerin är giftfritt, biologiskt nedbrytbart och återvinningsbart. Det produceras av förnybara källor, vilket gör det till ett miljövänligt lösningsmedel. Eftersom glycerin är billigt och mycket tillgängligt används det i stor utsträckning i olika industrier. Eftersom det är icke brandfarligt och icke-flyktigt gör glycerin säkert vid hantering och lagring.
Glycerin är lösligt i vatten, etanol och metanol, vilket breddar dess användbarhet som lösningsmedel i olika kemiska processer.
För vilka tillämpningar används glycerin som lösningsmedel?
Glycerin är uppskattat för sina många olika tillämpningar inom både livsmedels- och kosmetikindustrin. Att använda glycerin som lösningsmedel är en av dess starka tillämpningar eftersom det erbjuder kemiska egenskaper och en hög mångsidighet som lösningsmedel.
Inom kosmetika och medicin: Inom kosmetika och medicin används glycerin ofta som mjukgörande medel i krämer och gelformuleringar. Det fungerar som ett lösningsmedel för många dåligt lösliga ämnen, vilket förbättrar deras biotillgänglighet. Glycerinets effektivitet i dessa applikationer härrör från dess kemiska natur som en trevärd alkohol, som ger hög vattenlöslighet och hygroskopicitet.
Inom mat och dryck: Glycerin har flera roller inom livsmedels- och dryckesindustrin. Det fungerar som ett fuktighetsbevarande medel, lösningsmedel och sötningsmedel och bidrar till bevarandet av livsmedel. Det används också som fyllmedel i kommersiellt framställda livsmedel med låg fetthalt, såsom kakor, och som förtjockningsmedel i likörer.
Polyol egenskaper: Glycerin, en polyol (sockeralkohol), är känd för att vara giftfri, biologiskt nedbrytbar och återvinningsbar. Det produceras från förnybara källor och fungerar som ett polärt protiskt lösningsmedel på grund av dess trevärda alkoholstruktur. Detta gör det mycket hydrofilt och lösligt i vatten, etanol och metanol.
Co-lösningsmedel för vattenextraktion: Glycerin är ett effektivt medlösningsmedel för vattenextraktionsprocesser, särskilt känt för sin effektivitet vid erhållande av polyfenolextrakt.
Vilken roll har glycerin vid ultraljudsextraktion?
Glycerin, även känt som glycerol, är en färglös, luktfri, viskös vätska som ofta används som lösningsmedel i botaniska extraktioner. Dess unika egenskaper gör den särskilt lämplig för att extrahera känsliga fytokemikalier som kan brytas ned under tuffare förhållanden. Glycerinets förmåga att bevara integriteten hos bioaktiva föreningar, i kombination med dess giftfria och biologiskt nedbrytbara natur, gör det till ett attraktivt lösningsmedel för läkemedels-, kosmetika- och livsmedelsindustrin. Medan rent glycerin ofta används som extraktionsmedel, blandas det också med vatten eller etanol i varierande förhållanden.
Glycerin-vattenblandningar: Att blanda glycerin med vatten minskar lösningens viskositet, vilket förbättrar dess kavitationseffektivitet under ultraljudsextraktion. En typisk blandning kan bestå av 50 % glycerin och 50 % vatten, vilket balanserar viskositeten och lösningsmedelseffektiviteten. Denna kombination är särskilt effektiv för att extrahera föreningar som bittermedel från gentianarot, vilket visas i ultraljudsprocesser.
Glycerin-etanolblandningar: Genom att tillsätta etanol till glycerin skapas en lösningsmedelsblandning med lägre viskositet och förbättrade lösningsmedelsegenskaper. Etanol, som är ett bra lösningsmedel för många fytokemikalier, hjälper till med en effektivare extraktion av föreningar medan glycerinkomponenten säkerställer stabilitet och biokompatibilitet hos det slutliga extraktet.
Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer från labb till industriell storlek.