Den mest effektiva extraktionsmetoden för växter

Letar du efter en kraftfull och pålitlig extraktionsuppsättning för att producera botaniska extrakt av hög kvalitet? Här kan du hitta en jämförelse av vanliga extraktionstekniker inklusive ultraljudsextraktion, superkritisk CO2-extraktion, etanolextraktion, maceration bland annat och deras fördelar såväl som nackdelar.

Botanisk extraktion med ultraljud vs alternativa tekniker

Extraktion av växter kan utföras med hjälp av olika tekniker. Effektiviteten, extraktutbytet och kvaliteten påverkas dock i hög grad av den extraktionsmetod och det protokoll som används. Maceration, superkritisk CO2-extraktion, perkolation och Soxhlet-extraktion är vanliga extraktionsmetoder som ofta ger otillräckliga extraktionsresultat.
Ultraljudsbaserad extraktion är en sofistikerad isoleringsteknik som överträffar traditionella extraktionsmetoder på flera punkter.
Ultraljudsbaserad extraktion med hjälp av en ultraljudssond är en mycket effektiv metod för att extrahera föreningar från växter och andra material. Jämfört med andra metoder som maceration, CO2-extraktion, perkolation och mikrovågsextraktion, utmärker sig extraktion av ultraljudssondtyp på grund av flera fördelar:

• Snabbare extraktion: Extraktion av ultraljudssond kan extrahera föreningar mycket snabbare än maceration och perkolation. Detta beror på att ultraljudsvågor skapar kavitationsbubblor i lösningsmedlet, vilket skapar mikrochocker som hjälper till att bryta ner cellväggar och frigöra föreningarna snabbare.
• Högre avkastning: Extraktion av ultraljudssond kan extrahera ett högre utbyte av föreningar än maceration, CO2-extraktion och perkolation. Detta beror på att ultraljudsvågorna hjälper till att frigöra mer av målföreningarna från materialet som extraheras.
• Effektivare: Extraktion av ultraljudssond är effektivare än maceration, CO2-extraktion, perkolation och Soxhlet-extraktorer, eftersom det kräver mindre lösningsmedel för att extrahera samma mängd föreningar. Detta beror på att ultraljudsvågorna bidrar till att öka lösligheten av målföreningarna i lösningsmedlet.
• Mångsidighet: Extraktion av ultraljudssond kan användas för att extrahera ett brett spektrum av föreningar från olika material, inklusive både hydrofila och hydrofoba föreningar. Detta innebär att ultraljud också är utmärkt för produktion av fullspektrumsextrakt.
• Låg kostnad: Extraktion av ultraljudssond är i allmänhet billigare än CO2-extraktion, perkolation, maceration och Soxhlet-extraktion, eftersom det inte kräver högtrycksutrustning eller tidskrävande arbete.
• Miljövänlig: Ultraljudssonder möjliggör en miljövänlig extraktion, eftersom det kräver mindre lösningsmedel och energi jämfört med andra metoder och producerar mindre avfall. Även om ultraljudsbehandling är kompatibel med alla lösningsmedel, på grund av den höga effektiviteten hos ultraljudsapparater, kan giftiga lösningsmedel mestadels undvikas. Etanol, vattenhaltig etanol och vatten är utmärkta lösningsmedel för ultraljud botanisk extraktion.

Jämfört med traditionella botaniska extraktionstekniker erbjuder extraktion av ultraljudssondtyp betydande fördelar, vilket förklarar den breda användningen av ultraljudsextraktion för många bioaktiva föreningar från växter.

Extraktion av högkvalitativa extrakt från växter

För högkvalitativa botaniska extrakt från inte bara råvaran (växtmaterialet) är det viktigt, utan även den extraktionsteknik som används är avgörande. Växtextrakt är temperaturkänsliga, vilket innebär att de bryts ned av värme. Det är därför avgörande att välja en icke-termisk extraktionsmetod.
Valet av extraktionsmedel är en annan viktig faktor som påverkar extraktets kvalitet. Lösningsmedel som hexan, metanol, butan och andra starka kemikalier kan förorena extraktet. Även om lösningsmedel avlägsnas efter extraktion, kan spårmängder av giftiga lösningsmedel hittas i det slutliga extraktet. Vatten, alkohol, etanol, glycerin eller vegetabiliska oljor är säkra, giftfria lösningsmedel och godkända av FDA för konsumtion.

Steg-för-steg-protokoll för botanisk extraktion med hjälp av en ultraljudssond

Hur extraheras bioaktiva föreningar från växter med hjälp av ultraljud av sondtyp? Nedan hittar du en steg-för-steg-instruktion för extraktion av fytokemikalier och bioaktiva föreningar från växtmaterial som blad, kronblad, fruktkropp, stjälkar, rötter eller rhizomer!

1. Först mals växtmaterialet eller hackas i små bitar för att öka ytan för extraktion.
2. Växtmaterialet blandas sedan med ett lösningsmedel (t.ex. etanol eller vatten) för att extrahera polyfenolerna.
3. Sond-typ ultraljud används sedan för att hjälpa till i extraktionsprocessen genom att applicera högintensiva, lågfrekventa ultraljudsvågor vid ca 20kHz till blandningen. Detta orsakar akustisk kavitation och en snabb vibration av lösningsmedlet, vilket främjar sönderdelning och störning av växtcellerna och frigör bioaktiva ämnen som polyfenoler, flavonoider och vitaminer.
4. Blandningen filtreras sedan för att separera det fasta växtmaterialet från vätskan som innehåller de extraherade bioaktiva föreningarna.
5. Vätskan förångas sedan eller utsätts för ytterligare bearbetning för att avlägsna lösningsmedlet och koncentrera de bioaktiva molekylerna.
6. Slutprodukten är ett bioaktivt rikt extrakt som kan användas i olika applikationer som kosttillskott, funktionella livsmedel och kosmetika.

Notera: Detta är en översikt över processen och de specifika förhållandena (lösningsmedel, förhållande mellan växtmaterial och lösningsmedel, tid för extraktion, ultraljudseffekt, etc.) kan variera beroende på växtkällan och önskat innehåll av bioaktiva ämnen.

Hur fungerar ultraljudsextraktion?

Ultraljudsextraktion är baserad på arbetsprincipen för ultraljudsakustisk kavitation och är en rent mekanisk behandling. I likhet med en mixer med hög skjuvning skapar en ultraljudsapparat endast mekaniska skjuvkrafter i processmediet. Ultraljudsextraktion i sig är icke-termisk, kemikaliefri extraktionsteknik.
Vad är akustisk kavitation? – Akustisk eller ultraljudskavitation uppstår när ultraljudsvågor med hög effekt och låg frekvens kopplas samman till en slurry bestående av botaniskt material i en vätska (lösningsmedel). Ultraljudsvågor med hög effekt kopplas via en ultraljudsprocessor av sondtyp in i den botaniska uppslamningen. Högenergetiska ultraljudsvågor färdas genom vätskan och skapar omväxlande högtrycks- och lågtryckscykler, vilket resulterar i fenomenet akustisk kavitation. Akustisk kavitation eller ultraljudskavitation leder lokalt till extrema förhållanden som mycket höga tryckskillnader och höga skjuvkrafter. När kavitationsbubblor imploderar på ytan av fasta ämnen (t.ex. partiklar, växtceller, vävnader etc.), genererar mikrostrålar och kollisioner mellan varandra effekter som partikelnedbrytning, sonoporation (perforering av cellväggar och cellmembran) och cellstörningar. Dessutom skapar implosionen av kavitationsbubblor i flytande medier turbulens och omrörning, vilket främjar massöverföringen mellan cellens inre och det omgivande lösningsmedlet. Ultraljudsbestrålning är ett mycket effektivt sätt att förbättra massöverföringsprocesser, eftersom ultraljudsbehandling resulterar i kavitation och dess relaterade mekanismer såsom mikros-rörelse av flytande strålar, kompression och dekompression i materialet med efterföljande störning av cellväggar.
Beroende på råvaran kan ultraljudsextraktionsprocessen kräva höga intensiteter, t.ex. för att bryta styva växtceller eller material med hög cellulosamängd. Sond-typ ultraljudsapparater kan generera mycket höga amplituder, vilket är nödvändigt för att generera effektfull kavitation. Hielscher Ultrasonic tillverkar högpresterande ultraljudsutdrag, som enkelt kan skapa amplituder på 200 μm i kontinuerlig 24/7 drift. För ännu högre amplituder erbjuder Hielscher specificerade sonotroder (sonder) med hög amplitud.
Trycksättningsbara ultraljudsreaktorer och flödesceller används för att intensifiera kavitationen. Med ökande tryck blir kavitation och kavitationsskjuvkrafter mer destruktiva och förbättrar därmed ultraljudsextraktionseffekterna.

Extrahera fyto-kemikalier och bioaktiva föreningar med ultraljudsbehandling

Ultraljud extraktion används för att frigöra och isolera en mängd olika bioaktiva föreningar (så kallade fytokemikalier) från växter.
Listan nedan ger dig en liten översikt över ultraljudsextraherade fytokemikalier:

• CBD och andra cannabinoider från cannabis och hampa
• Terpener
• ingefära
• rosmarin
• Capsaicin från chilifrukter
• Koffein från kaffebönor
• Astaxanthin från alger
• Allicin från Vitlök
• Katekiner (EGEC) från te
• Ellagitanniner från Granatäpple
• Ayurvediska örtextrakt
• Nikotin från tobak
• eteriska oljor
• Fytokemikalier från brännässla
• Pektiner från citrusfruktskal
• Polyfenoler från Mango Peel
• Taraxacin och Taraxasterol från maskros

Lösningsmedel för ultraljud extraktion

Ultraljudsextraktion är kompatibel med nästan alla lösningsmedel. Oftast används etanol, vatten, etanol/vattenblandning, glycerin och vegetabiliska oljor för extraktion av bioaktiva föreningar från växter eftersom dessa lösningsmedel anses vara säkra för konsumtion och är lätta att använda.
Läs mer om lösningsmedel som används för ultraljudsextraktion!

Fördelarna med ultraljud etanol extraktion

Etanol är ett av de mest använda lösningsmedlen med ultraljudsextraktion på grund av dess säkerhet (FDA-godkänd för konsumtion), dess effektivitet och dess omfattande solvens. Ultraljud etanolextraktion överglänser andra lösningsmedel och andra extraktionstekniker med kostnadseffektivitet, linjär skalbarhet, enkelhet och säkerhet.
Den överlägsna effektiviteten hos etanol som lösningsmedel är kopplad till dess kemiska sammansättning av en kolvätesvans och en enda hydroxylgrupp. Denna kemiska sammansättning gör det möjligt för etanol att lösa upp och extrahera ett mycket brett spektrum av ämnen, från polyfenoler, flavonoider, terpener, cannabinoider och lipider (oljor).
Till exempel kräver ultraljudsetanolextraktion av cannabinoider inte vinterisering (avvaxning), ett steg som krävs med andra extraktionsmetoder som CO2-extraktion för att avlägsna vaxerna.

Etanolextraktion uppvisar olika effekter beroende på etanoltemperaturen. Uppvärmd etanol används ofta för att producera fullspektrumsextrakt, som värderas för sin entourage-effekt. Å andra sidan används iskall etanol företrädesvis för att producera ört- eller cannabisdestillat. Extraktionen i iskall etanol kräver ingen efterföljande filtrering. Eftersom ultraljudsextraktion är en icke-termisk behandling kan den användas med varm/varm eller kyld/iskall etanol. Mantlade ultraljudsreaktorer hjälper till att bibehålla den önskade bearbetningstemperaturen under behandlingen. Den digitala kontrollen och den smarta programvaran för ultraljudaren övervakar bearbetningstemperaturen via en pluggbar temperatursensorer och kan programmeras för att stoppa eller pausa extraktionsbehandlingen när mediets temperatur kommer utanför ett visst intervall.

Köp den mest effektiva ultraljudsutsugningsutrustningen!

Hielscher Ultrasonics högpresterande extraktionssystem finns i alla skalor från liten laboratoriestorlek, medelstor pilotskala till fullt industriell produktion på flera ton per timme. Beroende på genomströmningen kan Hielscher ultraljudsutsug användas i batch- eller kontinuerligt inline-läge. Valet av lösningsmedel är upp till dig, eftersom Hielscher ultraljudsapparater kan användas i kombination med vilket lösningsmedel som helst. Alla ultraljudsextraktionsanordningar är enkla och säkra att använda. I enlighet med ditt råmaterial, processkapacitet och produktionsmål, erbjuder Hielscher dig den mest lämpliga ultraljudsapparaten.
Ultraljud extraktionsprocesser påverkas av råmaterial, lösningsmedel och genomströmning. Olika tillbehör som sonotroder (sonder) i olika storlekar och former, boosterhorn, flödesceller med olika volymer och geometrier, pluggbara temperatur- och trycksensorer och många andra prylar finns tillgängliga för att montera den perfekta ultraljudsinställningen för din extraktionsprocess.
Processtyrning är avgörande för att uppnå reproducerbara resultat. Därför är alla digitala modeller utrustade med intelligent programvara som gör att du kan justera, övervaka och revidera extraktionsparametrar. På grund av den exakta kontrollen över amplitud, ultraljudsbehandling tid och arbetscykler, kan optimala processresultat såsom överlägsen avkastning och högsta extraktkvalitet uppnås. Den automatiska dataregistreringen av ultraljudsbehandlingsprocessen är grunden för processstandardisering och reproducerbarhet / repeterbarhet, som krävs för Good Manufacturing Practices (GMP).

Tabellen nedan ger dig en indikation på den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater:

Litteratur / Referenser