Letar du efter en kraftfull och pålitlig extraktion setup för att producera högkvalitativa botaniska extrakt? Här kan du hitta en jämförelse av vanliga extraktionstekniker inklusive ultraljud utvinning, superkritisk CO2 utvinning, etanol utvinning, maceration bland andra och deras fördelar samt nackdelar.

Botanisk extraktion med ultraljud vs alternativa tekniker

Extraktion av växter kan utföras via olika tekniker. Effektivitet, extraktutbyte och kvalitet påverkas dock starkt av extraktionsmetoden och protokollet som används. Maceration, superkritisk CO2-extraktion, perkolation och Soxhlet-extraktion är vanliga extraktionsmetoder, som ofta ger otillräckliga extraktionsresultat.
Ultraljudbaserad extraktion är en sofistikerad isoleringsteknik som utmärker traditionella extraktionsmetoder på flera punkter.
Ultraljud-baserad utvinning 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 mikrovågsutvinning, utmärker sig ultraljud sond-typ extraktion på grund av flera fördelar:

• Snabbare extraktion: Ultraljud sond-typ utvinning 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: Ultraljud sond-typ utvinning 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: Ultraljud sond-typ utvinning 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 hos målföreningarna i lösningsmedlet.
• Mångsidighet: Ultraljud sond-typ utvinning kan användas för att extrahera ett brett spektrum av föreningar från olika material, inklusive både hydrofila och hydrofoba föreningar. Detta innebär att ultraljud är utmärkt för produktion av fullspektrum extrakt också.
• Låg kostnad: Ultraljud sond-typ utvinning är i allmänhet billigare än CO2 utvinning, perkolation, maceration, och Soxhlet utvinning, 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 ultrasonicators, giftiga lösningsmedel kan oftast undvikas. Etanol, vattenhaltig etanol och vatten är utmärkta lösningsmedel för ultraljud botanisk utvinning.

Jämfört med traditionella botaniska extraktionstekniker, ultraljud sond-typ utvinning erbjuder betydande fördelar, vilket förklarar den stora användningen av ultraljud utvinning för många bioaktiva föreningar från växter.

Utvinning av högkvalitativa extrakt från växter

För högkvalitativa botaniska extrakt från inte bara råvaran (växtmaterial) är viktigt, men också extraktionsteknik som tillämpas är avgörande. Växtextrakt är temperaturkänsliga, vilket innebär att de bryts ned av värme. Det är därför viktigt att välja en icke-termisk extraktionsmetod.
Valet av extraktionslösningsmedlet är en annan viktig faktor, vilket 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 är bioaktiva föreningar extraheras från växter med sond-typ ultraljud? Nedan hittar du en steg-för-steg-instruktion för utvinning av fytokemikalier och bioaktiva föreningar från växtmaterial som löv, kronblad, fruktkropp, stjälkar, rötter eller rhizomer!

1. Först males växtmaterialet eller hackas i små bitar för att öka ytan för extraktion.
2. Växtmaterialet blandas sedan med ett lösningsmedel (såsom etanol eller vatten) för att extrahera polyfenolerna.
3. Sond-typ ultraljud används sedan för att underlätta i extraktionsprocessen genom att applicera högintensiv, 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 de bioaktiva ämnena auch 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 indunstas sedan eller utsätts för vidare 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.

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

Hur fungerar ultraljud utvinning?

Ultraljud utvinning är baserad på arbetsprincipen för ultraljud akustisk kavitation och är en rent mekanisk behandling. I likhet med en högskjuvningsblandare skapar en ultrasonicator bara mekaniska skjuvkrafter i processmediet. Ultraljud utvinning i sig är icke-termisk, kemikaliefri utvinning teknik.
Vad är akustisk kavitation? – Akustisk eller ultraljud kavitation uppstår när hög effekt, lågfrekventa ultraljud vågor är kopplade till en uppslamning bestående av botaniskt material i en vätska (lösningsmedel). Hög effekt ultraljud vågor är kopplade via en sond-typ ultraljud processor i den botaniska uppslamningen. Mycket energiska ultraljudsvågor färdas genom vätskan och skapar alternerande högtrycks- / lågtryckscykler, vilket resulterar i fenomenet akustisk kavitation. Akustisk eller ultraljud kavitation leder lokalt till extrema förhållanden såsom mycket höga tryckskillnader och höga skjuvkrafter. När kavitationsbubblor imploderar på ytan av fasta ämnen (såsom partiklar, växtceller, vävnader etc.) genererar mikrostrålar och inter-partikulär kollision effekter såsom partikelnedbrytning, sonoporation (perforering av cellväggar och cellmembran) och cellstörningar. Dessutom skapar implosionen av kavitationsbubblor i flytande medier turbulenser och agitation, vilket främjar massöverföringen mellan cellens inre och det omgivande lösningsmedlet. Ultraljud bestrålning 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. Probe-typ ultrasonicators kan generera mycket höga amplituder, vilket är nödvändigt för att generera slagkraftiga kavitation. Hielscher Ultraljud tillverkar högpresterande ultraljud extractors, som lätt kan skapa amplituder av 200μm i kontinuerlig 24/7 drift. För ännu högre amplituder erbjuder Hielscher specificerade sonotroder med hög amplitud (sonder).
Pressurizable ultraljud reaktorer och flödesceller används för att intensifiera kavitationen. Med ökande tryck blir kavitation och kavitationsskjuvkrafter mer destruktiva och förbättrar därmed ultraljudsextraktionseffekterna.

Extrakt Phyto-kemikalier och bioaktiva föreningar med ultraljudsbehandling

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

• CBD och andra Cannabinoider från Cannabis och hampa
• Terpener
• Ingefära
• rosmarin
• Capsaicin från Chiliies
• Koffein från kaffebönor
• Astaxantin från alger
• Allicin från vitlök
• Katekiner (EGEC) från Te
• Ellagitannins från Granatäpple
• Ayurvediska örtextrakt
• Nikotin från tobak
• Eteriska oljor
• Pectins från Citrus Fruit Peels

Lösningsmedel för ultraljuds extraktion

Ultraljud utvinning är kompatibel med nästan alla lösningsmedel. Oftast används etanol, vatten, etanol/vattenblandning, glycerin och vegetabiliska oljor för utvinning 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 utvinning

Etanol är en av de vanligaste lösningsmedel med ultraljud utvinning på grund av dess säkerhet (FDA-godkänd för konsumtion), dess effektivitet, och dess omfattande solvens. Ultraljud etanol extraktion överslöt andra lösningsmedel och andra utvinning teknik med kostnadseffektivitet, linjär skalbarhet, enkelhet och säkerhet.
Den överlägsna effekten av 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, ultraljud etanol utvinning av cannabinoider kräver inte winterization (dewaxing), ett steg som krävs med andra extraktionsmetoder såsom CO2 utvinning för att ta bort vaxer.

Etanolutvinning uppvisar olika effekter beroende på etanoltemperaturen. Uppvärmd etanol används ofta för att producera fullspektrumsextrakt, som värderas för deras följeeffekt. Å andra sidan används iskall etanol företrädesvis för att producera växtbaserade eller cannabisdestillat. Extraktionen i iskall etanol kräver inte efterföljande filtrering. Eftersom ultraljud utvinning är en icke-termisk behandling, den kan användas med varm / varm eller kyld / is-kall etanol. Jackade ultraljudsreaktorer hjälper till att bibehålla önskad bearbetningstemperatur under behandlingen. Den digitala styrningen och smart programvara för ultrasonicator övervakar bearbetningstemperaturen via en pluggbar temperatursensorer och kan programmeras för att stoppa eller pausa extraktionsbehandlingen när temperaturen på mediet kommer ut ur ett visst intervall.

Köp den mest effektiva ultraljud utvinning utrustning!

Hielscher Ultrasonics högpresterande extraktionssystem finns i alla skala från små lab storlek, medelstora pilotskala till fullt industriell produktion av flera ton per timme. Beroende på genomströmningen kan Hielscher ultraljudsextraktorer användas i batch- eller kontinuerligt inline-läge. Valet av lösningsmedel är upp till dig, eftersom Hielscher ultrasonicators kan användas i kombination med något lösningsmedel. Alla ultraljud extraktionsenheter är enkla och säkra att använda. I enlighet med din råvara, processkapacitet och utgångsmål erbjuder Hielscher dig den mest lämpliga ultraljudsbehandlingen.
Ultraljud extraktionsprocesser påverkas av råmaterial, lösningsmedel, och genomströmning. Olika tillbehör såsom sonotrodes (sonder) av olika storlekar och former, booster horn, flödesceller med olika volymer och geometrier, pluggable temperatur och trycksensorer och många andra prylar finns tillgängliga för att montera den perfekta ultraljud setup för din extraktionsprocessen.
Processkontroll är avgörande för att uppnå reproducerbara resultat. Därför är alla digitala modeller utrustade med intelligent programvara, vilket gör att du kan justera, övervaka och revidera extraktionsparametrar. På grund av den exakta kontrollen över amplitud, ultraljudsbehandling tid och cykler tull, optimala processresultat såsom överlägsen avkastning och högsta extrakt kvalitet kan uppnås. Den automatiska dataregistrering av ultraljudsbehandling processen är grunderna för process standardisering och reproducerbarhet / repeterbarhet, som krävs för god tillverkningssed (GMP).

Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera:

Litteratur / Referenser