Hexanextraktion med förbättrad effektivitet genom ultraljudsbehandling

Ultraljudsbehandling med sond kan förbättra konventionell hexanextraktion genom att intensifiera processen och göra den avsevärt effektivare. Ultraljudsextraktion förbättrar massöverföringen och bryter sönder celler så att de bioaktiva ämnen som ska extraheras frigörs till lösningsmedlet, vilket ger högre extraktionsutbyten jämfört med enbart konventionella metoder. Ultraljudsassisterad extraktion är mycket effektiv för att öka utbytet vid oljeextraktion, inklusive rapsolja och linfröolja, vilket ger en högkvalitativ fettsyrasammansättning och en högre halt av bioaktiva komponenter.

Hexanextraktion förbättrad med högeffektsultraljud

Ultraljudsextraktion är en processintensifierande metod som kan förbättra fast–vätskeextraktion och lösningsmedelsextraktion avsevärt.

Begränsningar med konventionell hexanextraktion

Hexanextraktion är en vanlig teknik för att extrahera organiska föreningar, särskilt opolära ämnen, från olika källor såsom växter, frön eller jord. Hexan är ett kolvätelösningsmedel som är mycket effektivt för att lösa upp och extrahera lipider, oljor och andra opolära föreningar. Hexan används i stor utsträckning för oljeextraktion tack vare sin förmåga att lösa upp opolära föreningar (t.ex. oljor), enkel efterföljande oljeavskiljning och en snäv kokpunkt (63–69°C).
Effektiviteten hos hexanextraktionsprocesser kan dock variera kraftigt beroende på råmaterial och extraktion: Extraktionsutbyte och extraktionstid är i hög grad korrelerade. Detta innebär att ett högt extraktutbyte kräver en längre uppehållstid för biomassan i hexanlösningsmedlet. En annan begränsande faktor är ofta att hexan inte tränger in tillräckligt i biomassans matris. Styva cellstrukturer väts huvudsakligen med hexan på ytan, medan cellernas inre endast delvis kommer i kontakt med hexan. Sådan otillräcklig inträngning leder till en ofullständig extraktionsprocess eftersom de ämnen som ska extraheras, såsom lipider (dvs. fettsyror, fetter, oljor), blir kvar inne i cellmatrisen.

Lösningen: Ultraljudsintensifierad hexanextraktion

Ultraljudsbehandling med sond, även kallad behandling med ultraljudssond, är en metod som använder högintensiva ultraljudsvågor för att skapa akustiska kavitationsbubblor i ett flytande medium. Dessa bubblor kollapsar snabbt, vilket genererar intensiva lokala energifält och skapar mikroturbulens och starka skjuvkrafter i lösningsmedlet.
Tack vare dessa energitäta förhållanden som genereras av ultraljud kan ultraljudsbehandling med sond intensifiera och förbättra hexanextraktionsprocessen på flera sätt:

• Förbättrad massöverföring: Ultraljudsbehandling förbättrar massöverföringen mellan det fasta provet och lösningsmedlet. Mikroturbulensen och kavitationsbubblornas snabba kollaps skapar starka skjuvkrafter och lokala tryckförändringar. Detta bryter upp gränsskiktet runt det fasta provet och främjar frisättningen av målföreningarna till lösningsmedlet, vilket förbättrar extraktionseffektiviteten.
• Accelererad extraktion: Ultraljudsbehandling accelererar extraktionskinetiken genom att öka kontaktytan mellan lösningsmedlet och det fasta provet. Kavitationsbubblorna ger omrörning och skapar en homogeniserad blandning, vilket säkerställer att lösningsmedlet kommer i nära kontakt med det fasta materialets hela yta och leder till högre extraktionshastigheter.
• Sönderdelning av cellstrukturer: Vid extraktion från växtmaterial kan ultraljudsbehandling bryta sönder cellstrukturer, såsom cellväggar och membran, vilket underlättar frisättningen av intracellulära komponenter. Detta möjliggör effektivare extraktion av lipider och andra målföreningar som kan vara inneslutna i cellerna.
• Kortare extraktionstid: Genom att kombinera ökad massöverföring och accelererad extraktionskinetik kan ultraljudsbehandling med sond avsevärt minska den extraktionstid som krävs för att uppnå önskat utbyte. Detta kan vara särskilt fördelaktigt vid bearbetning av stora provvolymer eller arbete med tidskänsliga tillämpningar.

Tack vare dessa förbättrade processfaktorer kan ultraljudsbehandling med sond förbättra hexanextraktionen avsevärt. Ultraljudsassisterad hexanextraktion kan optimeras utifrån de specifika föreningar och volymer som extraheras. Ultraljudsintensitet (amplitud), behandlingstid, temperatur, tryck och extraktionsuppställning kan anpassas för optimala extraktutbyten inom en kortare extraktionstid.

• Algolja
• Vegetabiliska oljor (soja, lin, raps, solros, riskli osv.)
• Eteriska oljor
• Karyofyllen
• Vaniljoleoresin från vaniljstänger
• Lutein från äggula
• Astaxantin från alger
• Avfettning av insekter

Ultraljudsintensifierad Soxhlet-extraktion med hexan som lösningsmedel

Ultraljudsintensifierad Soxhlet-extraktion är en process som kombinerar traditionell Soxhlet-extraktion med ultraljudsvågor för att förbättra extraktionsprocessens effektivitet. Soxhlet-extraktion är ett förfarande som ofta används i laboratorier och för framställning av mindre extraktvolymer, såsom eteriska oljor eller vissa bioaktiva föreningar.
Hexan är ett vanligt lösningsmedel för denna process eftersom det effektivt extraherar lipider från olika källor, inklusive fröoljor, algolja och lipidbaserade bioaktiva föreningar. Ultraljudsbehandling bryter sönder cellstrukturer och främjar fast–vätskeextraktionen genom ökad massöverföring och frisättning av föreningar till lösningsmedlet. Detta beror på att lösningsmedel som hexan kan tränga in bättre i det fasta materialet och effektivt lösa upp oljorna (lipider, fettsyror). Därmed accelereras extraktionsprocessen, vilket minskar den tid som krävs för att extrahera de önskade föreningarna. Dessutom kan användningen av ultraljud minska mängden lösningsmedel som behövs, vilket gör det till ett miljövänligare alternativ.
 

Ultraljudsextraktion möjliggör användning av mildare, giftfria lösningsmedel

Ultraljudsbehandling förbättrar inte bara hexanextraktion, utan möjliggör även användning av mildare, giftfria lösningsmedel såsom etanol, etanol i vattenlösning, vatten eller naturliga djupeutektiska lösningsmedel (DES, NADES). Den mycket effektiva cellsönderdelning och massöverföring som ultraljudsextraktorer med sond ger möjliggör utmärkta resultat med mildare lösningsmedel. Därmed möjliggör ultraljudsextraktion i kombination med mildare, giftfria och miljövänligare lösningsmedel högkvalitativa extrakt av livsmedelskvalitet, kostnadsbesparingar och en grön extraktionsprocess.

Högpresterande ultraljudsapparater för förbättrad hexanextraktion

Hielscher Ultrasonics utvecklar, tillverkar och levererar högpresterande ultraljudsextraktorer som enkelt kan integreras i befintliga anläggningar för hexanextraktion eller Soxhlet-extraktorer. Utöver leverans, installation och underhållsservice ger Hielscher sina kunder råd och vägledning under genomförbarhetstester, processoptimering och anläggningsprojektering fram till den slutliga installationen och driftsättningen av extraktionsprocessen.
Viktiga fördelar med Hielschers ultraljudsapparater är fullständig processkontroll, linjär skalbarhet och att alla industriella ultraljudsprocessorer kan leverera mycket höga amplituder. Amplituder på upp till 200µm kan enkelt upprätthållas kontinuerligt vid drift dygnet runt, alla dagar i veckan. Höga amplituder är särskilt viktiga vid extraktion från hårdare cellstrukturer såsom frön och kärnor.
Vår tekniska personal och vårt fullt utrustade processlaboratorium hjälper dig med kunskap och vägledning!

Konstruktion, tillverkning och rådgivning – kvalitet tillverkad i Tyskland

Hielschers ultraljudsapparater är välkända för sina högsta kvalitets- och konstruktionsstandarder. Robusthet och enkel användning möjliggör smidig integrering av våra ultraljudsapparater i industrianläggningar. Hielschers ultraljudsapparater klarar enkelt tuffa förhållanden och krävande miljöer.

Hielscher Ultrasonics är ett ISO-certifierat företag och lägger särskild vikt vid högpresterande ultraljudsapparater med den senaste tekniken och användarvänlighet. Självklart är Hielschers ultraljudsapparater CE-kompatibla och uppfyller kraven i UL, CSA och RoHs.

Tabellen nedan ger en uppfattning om den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater: