Hielscher Ultrasonics
Vi diskuterar gärna din process.
Ring oss: +49 3328 437-420
Mejla oss: [email protected]

Högeffektiv vattenextraktion med högeffektsultraljud

Vattenextraktion av växtämnen (t.ex. kall- eller varmvattenextraktion, trycksatt vattenextraktion och subkritisk vattenextraktion) kan effektivt förbättras genom ultraljudsbehandling. Ultraljudsassisterad vattenextraktion ger inte bara högre utbyten och kortare bearbetningstid, utan även lägre energiförbrukning, skonsammare extraktionsförhållanden och högkvalitativa extrakt jämfört med konventionella extraktionstekniker. Vattenextraktion med ultraljud används framgångsrikt för att extrahera många växtbaserade ämnen, däribland alkaloider, flavonoider, glykosider, fenolföreningar och polysackarider.

Vattenextraktion av bioaktiva ämnen med ultraljud

Ultraljudsextraktorer som UP400St (400W, 24kHz) intensifierar konventionell vattenbaserad växtextraktion.Vatten är det mest polära lösningsmedlet, vilket gör det till ett utmärkt lösningsmedel för polära ämnen. Tack vare sina giftfria och miljövänliga egenskaper skulle vatten vara det idealiska lösningsmedlet för alla växtextrakt. Mindre polära och opolära komponenter löser sig dock dåligt eller inte alls i vatten. Utan någon åtgärd som främjar massöverföringen skulle extraktionsprocessen i vatten dessutom vara oerhört långsam och därmed oekonomisk. Högintensivt, lågfrekvent ultraljud är en mycket effektiv extraktionsteknik som ger intensiv blandning och massöverföring. Ultraljudsextraktion är därför välkänd för att erbjuda betydande fördelar jämfört med konventionella extraktionsmetoder. Dessa fördelar omfattar högre utbyten, snabb bearbetning, snabba satsväxlingar samt kontinuerlig inline-extraktion, användning av miljövänliga lösningsmedel, skonsamma extraktionsförhållanden som bevarar ämnena i extraktet, säker drift och enkel uppskalning till hög bearbetningskapacitet för kommersiell produktion. (jfr Zabot et al., 2021)

Informationsförfrågan



Industriellt ultraljudsextraktionssystem med 16kW för kontinuerlig inline-produktion av högkvalitativa växtextrakt med vatten som extraktionslösningsmedel.

MultiSonoReactor med 4x 4kW för storskalig (mass)produktion av växtextrakt med vatten som extraktionslösningsmedel. MultiSonoReactor kan även trycksättas och värmas upp för synergistiska extraktionseffekter.

 

Ultraljudsextraktion av växtmaterial – så används ultraljudsprocessorer för att extrahera växtämnenI denna presentation ger vi en introduktion till framställning av växtextrakt. Vi förklarar utmaningarna med att framställa växtextrakt av hög kvalitet och hur en ultraljudsprocessor kan hjälpa er att övervinna dem. Presentationen visar hur ultraljudsextraktion fungerar. Ni får veta vilka fördelar ni kan förvänta er av att använda en ultraljudsprocessor för extraktion och hur ni kan integrera en ultraljudsextraktor i er extraktproduktion.
I denna presentation ger vi en introduktion till framställning av växtextrakt. Vi förklarar utmaningarna med att framställa växtextrakt av hög kvalitet och hur en ultraljudsprocessor kan hjälpa er att övervinna dem. Presentationen visar hur ultraljudsextraktion fungerar. Ni får veta vilka fördelar ni kan förvänta er av att använda en ultraljudsprocessor för extraktion och hur ni kan integrera en ultraljudsextraktor i er extraktproduktion.

 

Varmvattenextraktion förbättrad genom ultraljudsbehandling

De parametrar som styr extraktionen av växtämnen vid vattenextraktion är temperatur, tid, tryck och växtmaterialets ytarea. Ett varmvattenextrakt kan framställas på relativt kort tid tack vare vattnets höga temperatur.
Lösningen: Utbytet och extraktionshastigheten kan ökas avsevärt när ultraljudsomrörning används. Enbart varmt vatten har endast begränsad förmåga att bryta sönder cellstrukturer, och höga temperaturer skadar eller förstör ofta värmelabila ämnen, vilket försämrar extraktets kvalitet. När ultraljudsextraktion kombineras med varmvattenextraktion kan temperaturen sänkas drastiskt (t.ex. från 100°C till 50°C), vilket förhindrar termisk nedbrytning av de extraherade växtämnena, ökar det totala utbytet och sparar energi. Ultraljudskavitation är principen bakom ultraljudsextraktion. Ultraljudskavitation (eller akustisk kavitation) utgörs av rent mekaniska krafter som bryter sönder cellväggar, frigör målämnena och förbättrar massöverföringen mellan cellens inre och vattnet (lösningsmedlet). Vattenextraktion med ultraljud ger därmed utmärkta extraktionsresultat.

Kallvattenextraktion förbättrad genom ultraljudsbehandling

Kallvattenextraktion (kallvatteninfusion) är avsevärt mindre effektiv eftersom användning av varmt vatten undviks. Kallt eller rumstempererat vatten extraherar inte växtämnen särskilt väl, eftersom det kalla vattnet tränger in mycket långsamt i växtmaterialet och massöverföringen är nästan försumbar. Fördelen med kallvattenextraktion ligger i att varje temperaturhöjning undviks, vilket förhindrar termisk nedbrytning av värmekänsliga ämnen. Den mycket dåliga extraktionsdynamiken gör dock konventionell kallvattenextraktion opraktisk för kommersiell produktion. Därför används kallvatteninfusion nästan uteslutande på försöksstadiet på grund av sin långsamhet och ineffektivitet.
Lösningen: Genom att införa ultraljudsbehandling i kallvattenextraktionen kan långsamheten och ineffektiviteten vid blötläggning i kallt vatten enkelt övervinnas. Ultraljudsintensifierad kallvattenextraktion gör det möjligt att bibehålla låga extraktionstemperaturer samtidigt som intensiva skjuvkrafter överförs till mediet av fast material och vätska. Ultraljudets extraktionsmekanism gör att cellväggarna öppnas och växtföreningarna snabbt frigörs i vattnet. Ultraljudsbaserad kallvattenextraktion och infusion omvandlar blötläggningen i kallt vatten till en mycket effektiv process som ger höga utbyten och högkvalitativa extrakt inom en kort extraktionstid.

Kallvattenextraktion av svamp med UP400St och en 22mm-sondUltraljudsbehandling är en snabb och skonsam extraktionsmetod för att framställa högkvalitativt svampextrakt med vatten som lösningsmedel. I videon används ultraljudsextraktorn UP400St för extraktion av medicinska svampar.
Ultraljudsbehandling är en snabb och skonsam extraktionsmetod för att framställa högkvalitativt svampextrakt med vatten som lösningsmedel. I videon används ultraljudsextraktorn UP400St för extraktion av medicinska svampar.

Trycksatt vattenextraktion i kombination med ultraljudsbehandling

Ultraljudsextraktion kännetecknas av mikroblandning, som genom vibrationer främjar ökad diffusion av lösningsmedlet in i partikeln och från partikelns inre till ytan, vilket intensifierar massöverföringen. Dessutom minskar ultraljudsbehandlingen partikelstorleken hos cellmaterialet, vilket förbättrar effekterna av ultraljudsassisterad trycksatt vätskeextraktion. Mindre partiklar på cirka 0,68 mm ger högre utbyten än större partiklar (cirka 1,05 mm), eftersom en större ytarea möjliggör avsevärt ökad massöverföring och därmed förbättrade extraktionsutbyten. (jfr Zabot et al., 2021)

Industriell ultraljudsextraktor av sondtyp för vattenbaserad isolering av växtämnen.

Ultraljudsintensifierad vattenextraktion av växtmaterial i vatten: Ultraljudsapparaten UIP1000hdT i en stor bägare som innehåller en växtslurry. Här används vatten som lösningsmedel, men ultraljudsextraktion är kompatibel med alla typer av lösningsmedel.

Fördelar med ultraljudsextraktion

  • Överlägset utbyte
  • Snabb extraktion
  • Högkvalitativa extrakt
  • Skonsamt, icke-termiskt förfarande
  • Gröna lösningsmedel
  • Kostnadseffektiv
  • Enkel och säker drift
  • Låga investerings- och driftskostnader
  • Drift dygnet runt, alla dagar i veckan under krävande förhållanden
  • Grön, miljövänlig metod

Informationsförfrågan



Effektiv trycksatt kallvattenextraktion med effektultraljud

Industriell ultraljudsutrustning för extraktion av fytokemikalier med vatten som lösningsmedel: Ultraljudssond med trycksättningsbar flödescellsreaktor för inline-produktion av extrakt.Under högt tryck underlättas kallvattnets inträngning i växtvävnader, och vattenlösliga fytokemikalier löses upp utan att termisk nedbrytning orsakas. Metoden för kallvattenextraktion under högt tryck kan kombineras med ultraljud för förbättrad isolering av polära och opolära växtbeståndsdelar. Vatten är ett giftfritt, billigt och miljövänligt lösningsmedel och ett attraktivt alternativ till organiska lösningsmedel, särskilt vid framställning av växtbaserade livsmedel, läkemedel och kosttillskott.
För ultraljudsintensifierad trycksatt kallvattenextraktion integreras en ultraljudssond (sonotrod) i extraktionstanken eller flödescellen. Tanken eller flödescellen trycksätts normalt till tryck mellan 5 och 100 barg beroende på vilka föreningar som ska extraheras. Hielscher Ultrasonics levererar även kundanpassade industriella ultraljudsreaktorer och flödesceller som kan trycksättas upp till 300barg, vilket gör det möjligt att ställa in det optimala trycket för din extraktionsprocess.
 

Ultraljudsextraktion av växtmaterial – sats på 30 liter / 8 gallonUltraljudsextraktion av växtmaterial ger högre utbyte. Homogenisatorn Hielscher UIP2000hdT på 2000 watt är tillräckligt kraftfull för att enkelt extrahera satser från 10 liter till 120 liter.
Ultraljudsextraktion av växtmaterial ger högre utbyte. Homogenisatorn Hielscher UIP2000hdT på 2000 watt är tillräckligt kraftfull för att enkelt extrahera satser från 10 liter till 120 liter.

 

Superkritisk vattenextraktion förbättrad genom ultraljudsbehandling

Ultraljudsförstärkt extraktion med subkritiskt vatten är en annan synergistisk teknik där effektultraljud förbättrar massöverföringen mellan fast material och vätska. Extraktion med subkritiskt vatten (SWE) – även kallad extraktion med trycksatt varmvatten eller överhettat vatten – är en mindre vanligt förekommande teknik för extraktion av växtämnen med lägre polaritet. Vid extraktion med subkritiskt vatten används vatten i sitt superkritiska tillstånd som lösningsmedel.
Vad är subkritiskt vatten och varför är det ett bra lösningsmedel för extraktion av mindre polära växtämnen? ”Vatten har många termodynamiska egenskaper som i hög grad påverkas av temperatur och tryck. Beroende på förhållandena kan dess aggregationstillstånd (fast, flytande eller gasformigt), termiska beteende, densitet eller viskositet förändras. Genom att höja temperaturen och trycket över en punkt som kallas den kritiska punkten (definierad vid 221 bar och 374 °C) kan vatten uppnå det superkritiska tillståndet. Under subkritiska förhållanden, som motsvarar temperaturer mellan 100°C och den kritiska temperaturen (374°C) och tryck mellan 1 bar och det kritiska trycket (221 bar) för att undvika förångning, minskar vattnets polaritet; detta gör vatten till ett bättre lösningsmedel för extraktion av olika organiska bioaktiva föreningar.” (Li och Chemat, 2019)
När ultraljud kombineras med extraktion med subkritiskt vatten kan extraktionseffektiviteten förbättras genom ökat extraktutbyte och kortare extraktionstid. För optimala resultat bör trycket i den slutna, trycksatta satsreaktorn eller flödescellsreaktorn uppgå till minst det dubbla av vattnets ångtryck. (Du hittar en tabell över vattnets ångtryck i slutet av denna sida.)
Huang et al. (2010) undersökte extraktionseffekterna av lågfrekvent ultraljud med hög effekt i kombination med extraktion med subkritiskt vatten. För detta kopplas en ultraljudssond in i kärlet i utrustningen för extraktion med subkritiskt vatten för att extrahera flyktig olja från Lithospermum erythrorhizon. Resultaten visade att den ultraljudsassisterade förstärkningseffekten vid 20 KHz var bättre än vid 36 KHz och ökade med uteffekten (från 0 till 250 W). Extraktionsutbytet med subkritiskt vatten ökade från 1,87% till 2,39% genom ultraljudssvängningar (250 W, 20 KHz) vid en temperatur på 160°C och ett tryck på 5 MPa under en 25 minuter lång extraktionsprocess. Ultraljudsbehandling kunde förbättra inte bara extraktionsutbytet utan även extraktionshastigheten och därmed spara tid.
Ultraljudsassisterad extraktion med subkritiskt vatten kan genomföras vid lägre tryck (t.ex. 5barg) än konventionell extraktion med subkritiskt vatten (t.ex. 10MPa), vilket sparar energikostnader och gör extraktionsprocessen säkrare.

Högpresterande ultraljudsextraktor för isolering av fytokemikalier i satsdrift.

Ultraljudsextraktion av fytokemikalier från växter med vatten kan genomföras satsvis och i kontinuerlig drift. Bilden visar ultraljudsapparaten på 1000 watt UIP1000hdT under satsvis extraktion av växtmaterial.

Informationsförfrågan



Ultraljudsextraktion av växtmaterial – sats på 8 liter – sonikator UP400SUltraljudshomogenisator UP400St för satsvis extraktion av växtmaterial under omrörning.

Fördelarna med ultraljudsextraktion av växtämnen

Både vetenskaplig forskning och industriell tillämpning visar att ultraljudsassisterad extraktion är en tillförlitlig och lättanvänd teknik som inte kräver någon teknisk bakgrund eller intensiv utbildning. Mycket hög extraktionseffektivitet, höga utbyten, låga driftskostnader samt låga investeringskostnader (särskilt jämfört med andra tekniker såsom CO2 -extraktorer) och låga energikostnader är de främsta fördelarna med ultraljudsextraktorer av sondtyp.
Ytterligare fördelar som gör ultraljudsextraktionstekniken till den föredragna metoden är högkvalitativa extrakt tack vare låga extraktionstemperaturer, tillförlitliga resultat (repeterbarhet / reproducerbarhet), helt linjär skalbarhet till alla produktionsnivåer samt litet underhållsbehov.
”Andra fördelar med ultraljudsextraktion av sondtyp är enkel hantering av extraktet, snabbt genomförande, inga restprodukter, högt utbyte, miljövänlighet, förbättrad kvalitet och förebyggande av nedbrytning av extraktet.”
(jfr Chemat och Khan, 2011)

Ultraljudsextraktion och rening av fytokemikalier från växter: Bilden visar ultraljudsapparaten UP400St av sondtyp, ett Büchi-vakuumfilter och en rotationsindunstare för extraktion av kurkumin.

Extraktionsuppställning för isolering av växtämnen: Ultraljudsapparat UP400St av sondtyp, Büchi-vakuumfilter och rotationsindunstare för extraktion av fytokemikalier.

Högpresterande ultraljudsapparater för vattenextraktion

Ultraljudsextraktor av sondtyp för effektiv frigöring av fytokemikalier och växtämnen från växter.Extraktorer från Hielscher Ultrasonics är väletablerade inom växtextraktion, oavsett vilket lösningsmedel som används. Extrakttillverkare – såväl mindre tillverkare av exklusiva nischextrakt som storskaliga massproducenter – hittar den idealiska ultraljudsextraktionsutrustningen för sina produktionskrav i Hielschers breda utrustningssortiment. Processuppställningar för både satsvis drift och kontinuerlig inline-drift finns lättillgängliga och kan levereras från lager. Ultraljudsextraktion fungerar med alla lösningsmedel och kan användas flexibelt för extraktion av alla slags växtmaterial. Genom att använda vatten som lösningsmedel kan ekologiskt certifierade extrakt framställas utan att använda mycket dyr ”ekologisk” etanol. (Växtmaterialet måste naturligtvis vara ekologiskt odlat för att ett ekologiskt vattenextrakt ska kunna framställas).

Högeffektiv extraktion med Hielscher Ultrasonics

Hielschers ultraljudsextraktorer bryter effektivt sönder växtceller, ökar växtmaterialets yta för lösningsmedlets inträngning och förbättrar massöverföringen för frisättning av fytokemikalier (sekundära metaboliter). Hielschers extraktorer är utformade med användarvänlighet i åtanke, installeras snabbt och kan användas säkert och intuitivt.

Uppfyller de högsta kvalitetsstandarderna – konstruerade och tillverkade i Tyskland

Den avancerade hårdvaran och smarta programvaran i Hielschers ultraljudsapparater är utformade för att garantera tillförlitliga ultraljudsextraktionsresultat från din växtråvara med reproducerbara resultat och användarvänlig, säker drift. Robusthet, tillförlitlighet, drift dygnet runt, alla dagar i veckan under full belastning och enkel användning ur operatörens perspektiv är ytterligare kvalitetsfaktorer som gör Hielschers ultraljudsapparater fördelaktiga.
Extraktorer från Hielscher Ultrasonics används över hela världen för högkvalitativ extraktion av fytokemikalier. Hielschers ultraljudsextraktorer har visat sig ge högkvalitativa växtämnen och används inte bara av mindre hantverksproducenter av specialextrakt och exklusiva småskaliga extrakt, utan främst inom industriell produktion av extrakt, kosttillskott och terapeutiska produkter som är allmänt tillgängliga på marknaden. Tack vare sin robusta hårdvara och smarta programvara är Hielschers ultraljudsprocessorer enkla att använda och övervaka.

Automatisk dataloggning

Hielschers ultraljudsapparater kan fjärrstyras via webbläsare. Ultraljudsbehandlingens parametrar kan övervakas och anpassas exakt till processkraven.För att uppfylla produktionsstandarderna för livsmedel, kosttillskott och terapeutiska produkter måste produktionsprocesserna övervakas och dokumenteras i detalj. De digitala ultraljudsapparaterna från Hielscher Ultrasonics har automatisk dataloggning. Tack vare denna smarta funktion lagras alla viktiga processparametrar, såsom ultraljudsenergi (total energi och nettoenergi), temperatur, tryck och tid, automatiskt på ett inbyggt SD-kort så snart apparaten slås på. Processövervakning och dataloggning är viktiga för fortlöpande processstandardisering och produktkvalitet. Genom att öppna de automatiskt registrerade processdata kan du granska tidigare ultraljudsbehandlingar och utvärdera resultaten.
En annan användarvänlig funktion är fjärrstyrning av våra digitala ultraljudssystem via webbläsare. Med fjärrstyrning via webbläsare kan du starta, stoppa, justera och övervaka din ultraljudsprocessor på distans, var du än befinner dig.
Vill du veta mer om fördelarna med ultraljudsassisterad vattenextraktion av växtmaterial? Kontakta oss nu för att diskutera din tillverkningsprocess för växtextrakt! Vår mycket erfarna personal delar gärna med sig av mer information om ultraljudsextraktion, våra ultraljudssystem och priser!

Tabellen nedan ger dig en uppfattning om våra ultraljudsapparaters ungefärliga bearbetningskapacitet:

Satsvolym Flödeshastighet Rekommenderade apparater
1 till 500mL 10 till 200mL/min UP100H
10 till 2000mL 20 till 400mL/min UP200Ht, UP400St
0,1 till 20L 0,2 till 4L/min UIP2000hdT
10 till 100L 2 till 10L/min UIP4000hdT
n.a. 10 till 100L/min UIP16000
n.a. högre kluster av UIP16000

Kontakta oss! / Fråga oss!

Be om mer information

Använd formuläret nedan för att begära ytterligare information om ultraljudsprocessorer, tillämpningar och pris. Vi diskuterar gärna er process med er och erbjuder er ett ultraljudssystem som uppfyller era krav!





Ultraljudshomogenisatorer med höga skjuvkrafter används för bearbetning i laboratorie-, bänk-, pilot- och industriskala.

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer för blandning, dispergering, emulgering och extraktion i laboratorie-, pilot- och industriskala.

Teknisk information om vattenextraktion med ultraljud

Konventionella extraktionsmetoder som maceration, infusion, perkolation, dekoktion, återflödesextraktion, ångdestillation, sublimering och pressning används ofta för att extrahera medicinskt verksamma föreningar från växter. Nackdelarna med dessa metoder omfattar tidskrävande processer, låg renhet och låg effektivitet.

Processparametrar som påverkar ultraljudsextraktion

Ultraljudsassisterad extraktion är känd för sina unika egenskaper och fördelar, som gör ultraljudsbehandling till den överlägsna extraktionstekniken jämfört med konventionella metoder för extraktion av växtföreningar. En stor fördel med ultraljudsassisterad extraktion är att parametrarna för ultraljudsbehandlingen (såsom amplitud, tid, temperatur och tryck) kan anpassas exakt, vilket gör det möjligt att optimera ultraljudsprocessen för målföreningen. Varje växtmaterial har idealiska extraktionsparametrar som ger bästa utbyte, kvalitet och extraktionshastighet. Extraktionsprocessen med ultraljud gör det möjligt att perfekt anpassa processen till dessa optimala extraktionsförhållanden.

Ultraljudsamplitud

Amplituden är ultraljudssondens (sonotrodens) svängningsutslag. Ju högre amplitud, desto intensivare vibrationer och kavitation i den ultraljudsbehandlade vätskan. Hielscher Ultrasonics är specialiserat på högpresterande ultraljudsapparater av sondtyp, som kan ge exakt justerbara amplituder. Anpassade sonder som kan ge upp till 200µm vid kontinuerlig drift dygnet runt, sju dagar i veckan, finns tillgängliga för omgående leverans från lager. Anpassade ultraljudssonotroder för ännu högre amplituder kan också enkelt tillverkas.
Amplituden är en av de viktigaste parametrarna – om inte den allra viktigaste – för effektiv växtextraktion. Höga amplituder skapar de krafter som krävs för att bryta upp cellväggar och frigöra det intracellulära materialet. Det är detta som gör högpresterande ultraljudsbehandling så effektiv vid växtextraktion.

Tid / varaktighet för ultraljudsbehandling

Ultraljudsassisterad extraktion tar vanligtvis mycket kortare tid än traditionella metoder, eftersom ultraljudsbehandling frigör växtföreningarna med betydligt högre extraktionshastighet. Ultraljudsbehandling möjliggör kortare extraktionsförlopp, vilket skyddar de extraherade föreningarna mot överbehandling. Kortare bearbetningstid tack vare ultraljud innebär högre genomströmning och högre extraktkvalitet.

Pulsad ultraljudsbehandling

Ultraljudspulsering är ett behandlingsläge där ultraljudsbehandlingen avbryts av definierade pauscykler (t.ex. 50% intermittensgrad: 30 sek. PÅ, 30 sek. AV; 100% intermittensgrad: kontinuerlig ultraljudsbehandling utan pauser). Ultraljudets intermittensgrad (även känt som pulsläge eller ultraljudets pulseringscykler) avser den procentandel av tiden under en pulsperiod då ultraljud kopplas in i mediet (pulslängd). Exempelvis skulle ett läge med 50% intermittensgrad innebära 30 sek. PÅ, 30 sek. AV. Under pausfasen i en pulscykel återgår den ultraljudsbehandlade vätskan under en definierad tid (t.ex. 30 sek.) till ett ostört tillstånd, vilket underlättar värmeavledning så att den önskade bearbetningstemperaturen kan bibehållas. Ultraljudsbehandlingens intermittensgrad är mindre viktig för extraktionseffektiviteten, men används för att bibehålla en viss processtemperatur.

Hydrostatiskt tryck

Tryck är en annan mycket viktig parameter för ultraljudsprocesser. När det ultraljudsbehandlade mediet utsätts för hydrostatiskt tryck påverkas kavitationens intensitet. Vid förhöjt tryck ökar intensiteten hos ultraljudskavitationen (den akustiska kavitationen). Hielscher Ultrasonics erbjuder olika typer av satsreaktorer och flödesceller för ultraljudsbehandling, som kan trycksättas för att förstärka ultraljudsbehandlingens effekt.

Extraktionstemperatur

Ultraljudsextraktor UP400ST med temperaturgivare.Liksom all mekanisk behandling orsakar ultraljudsbehandling en temperaturökning, vilket överensstämmer med termodynamikens andra huvudsats. Ultraljudsbehandling är ändå en icke-termisk behandlingsteknik, eftersom ultraljudsassisterade behandlingar bygger på rent mekaniska krafter (även kallade sonomekaniska krafter). Extraktionstemperaturen vid ultraljudsextraktion kan effektivt regleras och hållas inom ett visst valt temperaturintervall. Alla digitala ultraljudsprocessorer från Hielscher är utrustade med en anslutningsbar temperaturgivare och en intelligent programvara där ett visst temperaturintervall kan ställas in för processen. När detta temperaturintervall överskrids pausar ultraljudsapparaten tills temperaturen åter ligger inom det valda intervallet och fortsätter sedan automatiskt ultraljudsbehandlingen. Denna intelligenta funktion hos Hielschers ultraljudsapparater möjliggör en exakt reglerbar ultraljudsprocess och idealiska resultat.
Eftersom extraktionstemperaturen kan variera mellan olika växtföreningar och växter är temperaturen en viktig faktor som inte bör försummas vid optimering av ultraljudsprocessen. Exempelvis visade sig 80°C vara idealiskt för att uppnå maximalt utbyte av flavonoider från Sophora flavescens, medan de bästa resultaten vid extraktion av arabinoxylan från vetekli erhölls vid 50°C.

Använd valfritt lösningsmedel för ultraljudsextraktion

Olika växtföreningar har olika polaritet, vilket påverkar deras löslighet i olika lösningsmedel. Exempelvis är saponiner och polysackarider mer polära och har därför god löslighet i vatten, eftersom vatten är starkt polärt. Fenolföreningar som antocyaniner och klorogensyra är däremot tämligen opolära och löser sig därför bättre i ett mindre polärt lösningsmedel som etanol. Valet av lösningsmedel bör därför göras utifrån målföreningarnas löslighet för att uppnå hög extraktionseffektivitet. Exempelvis är vatten ett bra lösningsmedel för extraktion av polära föreningar som psilocybin från svampar samt oligosackarider, glykosider och flavonoider, medan en etanol–vattenblandning med en etanolkoncentration på 60% (v/v) är lämplig för ultraljudsassisterad extraktion av exempelvis föreningarna apigenin, baikalin och luteolin.
Läs mer om lösningsmedel, lösningsmedelspolaritet och de lämpligaste lösningsmedlen för ultraljudsextraktion!

Vatten som extraktionslösningsmedel

Vatten är det mest polära lösningsmedlet och lämpar sig för extraktion av ett stort antal polära föreningar. Till dess främsta fördelar hör förmågan att lösa upp ett stort antal ämnen. Dessutom är det billigt, giftfritt, säkert och obrännbart. Till dess nackdelar hör den starka selektiviteten för polära föreningar på grund av dess höga polaritet. På grund av vattnets höga kokpunkt på 100°C kräver koncentrering av extraktet (t.ex. genom destillation eller rotationsindunstning) en stor mängd energi. Dessutom är vatten benäget att främja bakterie- och mögeltillväxt.

Ultraljudsfrekvens

Ultraljudsfrekvensen omkring 20kHz har fastställts vara den mest kraftfulla och effektiva för extraktion av växtämnen. Den påverkar effektiviteten hos ultraljudsassisterad extraktion vid utvinning av medicinskt verksamma föreningar ur växter. Generellt ger den låga ultraljudsfrekvensen (dvs. vid cirka 20kHz) intensivare kavitation (sonomekaniska effekter), vilket leder till högre effektivitet i extraktionsprocessen.

Växtmaterialet

Växtmaterial kan variera kraftigt när det gäller cellernas struktur och styvhet. Beroende på cellväggarnas sammansättning, som kan innehålla cellulosa, hemicellulosor, lignin, pektinpolysackarider, proteiner, fenoliska och icke-cellulosabaserade föreningar samt vatten, kan cellväggarna vara antingen robusta eller mjuka. Olika växttyper och växtdelar innehåller olika typer och mängder av dessa cellväggskomponenter. Därför kräver varje växttyp specifika bearbetningsparametrar för optimala extraktionsresultat.
Eftersom intensiteten kan ställas in exakt kan Hielschers ultraljudsextraktorer tillförlitligt bryta sönder mjuka och hårda cellväggar. Mjuka cellväggar kan behöva mindre intensiv ultraljudsbehandling, medan robusta cellstrukturer gynnas av en mer intensiv behandling.
Råmaterialet för växtextraktion kan vara nyskördat (vått) eller torkat. Ultraljudsextraktion lämpar sig för både färska/våta och torkade växter. Partikelstorleken hos det fasta växtmaterialet är en annan viktig faktor: En stor yta (dvs. liten partikelstorlek) är fördelaktig eftersom den ger en stor kontaktyta för de skjuvkrafter som uppstår vid ultraljudskavitation, vilket ger högre effektivitet. Därför macereras eller mals växtmaterialet till små bitar (cirka 3–5mm).

Varför är ultraljudsextraktion den bästa metoden?

Effektivitet

  • Högre utbyten
  • Snabb extraktionsprocess – inom några minuter
  • Högkvalitativa extrakt – skonsam, icke-termisk extraktion
  • Gröna lösningsmedel (vatten, etanol, glycerin, vegetabiliska oljor, NADES etc.)

Enkelhet

  • Plug-and-play – Installera och kom igång inom några minuter
  • Hög genomströmningskapacitet – För storskalig extraktproduktion
  • Satsvis eller kontinuerlig inline-drift
  • Enkel installation och driftsättning
  • Bärbar / Flyttbar – Bärbara enheter eller enheter monterade på hjul
  • Linjär uppskalning – lägg till ytterligare ett ultraljudssystem parallellt för att öka kapaciteten
  • Fjärrövervakning och fjärrstyrning – via PC, smarttelefon eller surfplatta
  • Ingen processövervakning krävs – Installera och kör
  • Hög prestanda – konstruerad för kontinuerlig produktion dygnet runt, alla dagar i veckan
  • Robusthet och lågt underhållsbehov
  • Hög kvalitet – konstruerad och tillverkad i Tyskland
  • Snabb påfyllning och tömning mellan satser
  • Lätt att rengöra

Säkerhet

  • Enkel och säker drift
  • Lösningsmedelsfri eller lösningsmedelsbaserad extraktion (vatten, etanol, vegetabiliska oljor, glycerin etc.)
  • Inga höga tryck och temperaturer
  • ATEX-certifierade explosionssäkra system finns tillgängliga
  • Lätt att styra (även via fjärrstyrning)


Litteratur / Referenser

Tabell: Vattnets ångtryck

Temperatur
i °C
Ångtryck
i mmHg (Torr)
Ångtryck
i hektopascal hPa
-80 0,00041 0,00055
-75 0,000915 0,00122
-70 0,00196 0,00261
-65 0,00405 0,0054
-60 0,008101 0,0108
-55 0,0157 0,02093
-50 0,02952 0,03936
-45 0,05402 0,07202
-40 0,09631 0,1284
-39,5 0,1019 0,1359
-39 0,1078 0,1437
-38,5 0,114 0,1520
-38 0,1206 0,1607
-37,5 0,1274 0,1699
-37 0,1347 0,1796
-36,5 0,1423 0,1897
-36 0,1503 0,2004
-35,5 0,1587 0,2116
-35 0,1676 0,2235
-34,5 0,1769 0,2359
-34 0,1867 0,2490
-33,5 0,197 0,2627
-33 0,2078 0,2771
-32,5 0,2192 0,2923
-32 0,2311 0,3082
-31,5 0,2437 0,3249
-31 0,2568 0,3424
-30,5 0,2706 0,3608
-30 0,2851 0,3801
-29,5 0,3003 0,4004
-29 0,3162 0,4216
-28,5 0,333 0,4439
-28 0,3505 0,4673
-27,5 0,3688 0,4918
-27 0,3881 0,5174
-26,5 0,4083 0,5443
-26 0,4294 0,5725
-25,5 0,4515 0,6020
-25 0,4747 0,6329
-24,5 0,4989 0,6652
-24 0,5243 0,6991
-23,5 0,5509 0,7345
-23 0,5787 0,7716
-22,5 0,6078 0,8104
-22 0,6383 0,851
-21,5 0,6701 0,8934
-21 0,7034 0,9377
-20,5 0,7381 0,9841
-20 0,77451 1,0326
-19,5 0,81251 1,0833
-19 0,85222 1,1362
-18,5 0,89368 1,1915
-18 0,93698 1,2492
-17,5 0,98222 1,3095
-17 1,0295 1,3725
-16,5 1,0787 1,4382
-16 1,1302 1,5068
-15,5 1,1839 1,5783
-15 1,2399 1,653
-14,5 1,2983 1,7309
-14 1,3593 1,8122
-13,5 1,4228 1,8969
-13 1,489 1,9852
-12,5 1,5581 2,0773
-12 1,6300 2,1732
-11,5 1,705 2,2732
-11 1,7832 2,3774
-10,5 1,8646 2,4859
-10 1,9494 2,5990
-9,5 2,0377 2,7168
-9 2,1297 2,8394
-8,5 2,2254 2,9670
-8 2,325 3,0998
-7,5 2,4287 3,2380
-7 2,5366 3,3819
-6,5 2,6489 3,5316
-6 2,7657 3,6873
-5,5 2,8872 3,8492
-5 3,0134 4,0176
-4,5 3,1448 4,1927
-4 3,2813 4,3747
-3,5 3,4232 4,5639
-3 3,5707 4,7606
-2,5 3,724 4,9649
-2 3,8832 5,1772
-1,5 4,0486 5,3977
-1 4,2204 5,6267
-0,5 4,3987 5,8645
0 4,5840 6,1115
0,01 4,58780 6,11657
1 4,9286 6,5709
2 5,2954 7,0599
3 5,6861 7,5808
4 6,1021 8,1355
5 6,5449 8,7258
6 7,0158 9,3536
7 7,5164 10,021
8 8,0482 10,730
9 8,6130 11,483
10 9,2123 12,282
11 9,8483 13,130
12 10,522 14,028
13 11,237 14,981
14 11,993 15,990
15 12,795 17,058
16 13,642 18,188
17 14,539 19,384
18 15,487 20,647
19 16,489 21,983
20 17,546 23,393
21 18,663 24,882
22 19,841 26,453
23 21,085 28,111
24 22,395 29,858
25 23,776 31,699
26 25,231 33,639
27 26,763 35,681
28 28,376 37,831
29 30,071 40,092
30 31,855 42,470
31 33,730 44,969
32 35,700 47,596
33 37,769 50,354
34 39,942 53,251
35 42,221 56,290
36 44,613 59,479
37 47,121 62,823
38 49,750 66,328
39 52,506 70,002
40 55,391 73,849
41 58,413 77,878
42 61,577 82,096
43 64,886 86,508
44 68,349 91,124
45 71,968 95,950
46 75,749 100,99
47 79,709 106,27
48 83,834 111,77
49 88,147 117,52
50 92,648 123,52
51 97,343 129,78
52 102,24 136,31
53 107,35 143,12
54 112,67 150,22
55 118,23 157,62
56 124,01 165,33
57 130,03 173,36
58 136,29 181,71
59 142,82 190,41
60 149,61 199,46
61 156,67 208,88
62 164,02 218,67
63 171,65 228,85
64 179,59 239,43
65 187,83 250,42
66 196,39 261,83
67 205,28 273,68
68 214,51 285,99
69 224,09 298,76
70 234,03 312,01
71 244,33 325,75
72 255,02 340,00
73 266,11 354,78
74 277,59 370,09
75 289,49 385,95
76 301,82 402,39
77 314,58 419,41
78 327,80 437,03
79 341,48 455,27
80 355,63 474,14
81 370,28 493,67
82 385,43 513,87
83 401,10 534,76
84 417,30 556,35
85 434,04 578,67
86 451,33 601,73
87 469,21 625,56
88 487,67 650,17
89 506,73 675,58
90 526,41 701,82
91 546,72 728,90
92 567,68 756,84
93 589,31 785,68
94 611,61 815,41
95 634,61 846,08
96 658,34 877,71
97 682,78 910,30
98 707,98 943,90
99 733,95 978,52
100 760,00 1013,3
101 787,57 1050,0
102 815,86 1087,7
103 845,12 1126,7
104 875,06 1166,7
105 906,07 1208,0
106 937,92 1250,5
107 970,60 1294,0
108 1004,42 1339,12
109 1038,92 1385,11
110 1074,56 1432,63
111 1111,20 1481,48
112 1148,74 1531,53
113 1187,42 1583,10
114 1227,25 1636,20
115 1267,98 1690,50
120 1489,14 1985,36
125 1740,93 2321,05
130 2026,10 2701,24
135 2347,26 3129,42
140 2710,92 3614,26
145 3116,76 4155,34
150 3570,48 4760,25
175 6694,08 8924,71
200 11 659,16 15 544,27
225 19 123,12 25 495,40
250 29 817,84 39 753,85
275 44 580,84 59 436,23
300 64 432,8 85 903,3
325 90 447,6 120 587
350 124 001,6 165 321,9
360 139 893,2 186 508,9
365 148 519,2 198 009,3
366 150 320,4 200 410,7
367 152 129,2 202 822,3
368 153 960,8 205 264,2
369 155 815,2 207 736,5
370 157 692,4 210 239,2
371 159 584,8 212 762,2
372 161 507,6 215 325,8
373 163 468,4 217 939,9
373,946 165 452,0 220 584,5

Högpresterande ultraljudsteknik! Hielschers produktsortiment täcker hela spektrumet från den kompakta ultraljudsapparaten för laboratorier via bänkapparater till ultraljudssystem för fullskalig industriell användning.

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer från laboratorieskala till industriell skala.

Vi diskuterar gärna din process.

✕