Ultraljud Soxhlet extraktion

Ultraljud förbättrar den konventionella Soxhlet-extraktionen. Ultraljudsassisterad Soxhlet, även känd som Sono-Soxhlet, extraktion leder till högre utbyten och kortare extraktionstider. Hielscher sond-typ sonikatorer kan enkelt integreras i alla klassiska Soxhlet extraktor setup.

Soxhlet Extraktion med hjälp av ultraljud

Soxhlet-extraktion är en ofta använd fast-vätskeextraktionsmetod som används i syntetiska eller analytiska laboratorier och krävs när en önskad förening endast visar en begränsad löslighet i ett lösningsmedel, och föroreningen är olöslig i det lösningsmedlet. I korthet kan arbetsprincipen för Soxhlet-extraktionen beskrivas som ett lösningsmedelsbaserat återflöde.
Ultraljud integreras framgångsrikt i Soxhlet-extraktion för att öka avkastningen och förkorta varaktigheten. När Soxhlet-extraktionen är klar avlägsnas lösningsmedlet (t.ex. med hjälp av en roterande förångare).

Problem med konventionell Soxhlet-extraktion:

Den traditionella Soxhlet-extraktionen har stora nackdelar på grund av dess långa extraktionstid och den stora mängden lösningsmedel som används. Dessutom saknar en konventionell Soxhlet-utdragare omrörning. Omrörning krävs för att påskynda extraktionsprocessen. Eftersom konventionella Soxhlet-extraktorer använder stora mängder lösningsmedel kräver den efterföljande avdunstningen och koncentrationen mycket energi. Extraktkvaliteten påverkas ofta negativt av den långa retentionstiden för de extraherade föreningarna i den uppvärmda glödlampan i Soxhlet-extraktionsanläggningen. Termolabila målföreningar sönderdelas när materialet under den långa extraktionstiden utsätts för värmen från lösningsmedlets kokpunkt.

Lösning: Ultraljud Soxhlet extraktion

Kraftfullt ultraljud ökar massöverföringen mellan prov och lösningsmedel. Därmed krävs mindre lösningsmedel. Extraktionstiden förkortas drastiskt så att extrakten inte utsätts för långvarig värmeexponering. På så sätt undviks eller åtminstone avsevärt reduceras oönskad termisk nedbrytning av extraktet.
Ultraljud kan enkelt integreras i en Soxhlet-extraktionsinställning – antingen genom att införa ultraljudshornet (sond, sonotrode) i Soxhlet-kammaren eller genom ultraljudsbehandling av Soxhlet-kammaren indirekt genom kärlväggen. Ultraljud Soxhlet extraktion – även känd som Sono-Soxhlet – Resulterar i en högre avkastning inom kortare utvinningstid under mildare extraktionsförhållanden.

Sono-Soxhlet- och Sono-Clevenger-installationer i industriell skala med Ultraljudsbehandling UIP1000hdT
(©Vernes et al., 2020)

“Ultraljud som extraktionsmetod är en effektiv teknik jämfört med återflödesmetoder för att extrahera spårämnen från jord och sediment. Ultraljudsextraktionstekniker visade sig generera jämförbara eller till och med större mängder (Song et al., 2002) av kolväten än andra extraktionstekniker […]. Beroende på vilken typ av föroreningar och matris kan ultraljudsbehandling ha fördelen av snabbare extraktionstider. Optimering av ultraljudsextraktionsparametrarna, inklusive typ av lösningsmedel eller lösningsmedelssammansättning, extraktionstid, provbelastning och vattenhalt krävs många gånger för mer effektiva och reproducerbara extraktioner (Berset et al., 1999). Ultraljudstekniker ger vanligtvis en relativt låg kostnad metod, med hjälp av små volymer organiska lösningsmedel utan behov av utarbetade glas och instrumentering.”
[Oluseyi et al. 2011]

Fördelar med Sono-Soxhlet Extraction

Sono-Soxhlet-extraktion är en variant av den traditionella Soxhlet-extraktionstekniken som innehåller högintensivt ultraljud för att förbättra extraktionsprocessen. Sono-Soxhlet-tekniken erbjuder flera fördelar, med stöd av vetenskaplig forskning och studier, som inkluderar:

• Ökad extraktionseffektivitet: Sono-Soxhlet-extraktion ökar effektiviteten av extraktionen genom att bryta ner cellväggarna i växtmaterial eller andra provmatriser. Akustisk kavitation skapad av intensiva ultraljudsvågor förbättrar massöverföringen och förbättrar lösningsmedlets penetration i provet, vilket ökar utbytet av extraherade föreningar.
• Minskad extraktionstid: Sono-Soxhlet-extraktion minskar extraktionstiden avsevärt jämfört med konventionell Soxhlet-extraktion. Eftersom ultraljud främjar snabbare massöverföring och diffusion, tar extraktionen av analyter och botaniska föreningar bara en kort behandling. Kortare extraheringstid innebär också högre genomströmningskapacitet.
• Lägre förbrukning av lösningsmedel: Kombinationen av Soxhlet och ultraljud extraktion resulterar i minskad lösningsmedelsförbrukning. Detta bidrar inte bara till kostnadsbesparingar utan minimerar också miljöpåverkan.
• Mångsidighet i applikationen: Sono-Soxhlet-extraktion är mångsidig och kan appliceras på ett brett utbud av provmatriser, inklusive växtmaterial, livsmedelsprodukter, polymerer och miljöprover. Dess anpassningsförmåga gör den till ett värdefullt verktyg inom olika vetenskapliga områden, såsom fytokemi, kemi och miljöanalys.
• Grön kemi: Sono-Soxhlet-extraktion är i linje med principerna för grön kemi genom att minska avfall och energiförbrukning. Dess effektivitet och minskade användning av lösningsmedel bidrar till mer miljövänliga extraktionsprocesser.

Dessa fördelaktiga aspekter av Sono-Soxhlet-extraktion bidrar till förbättrad processeffektivitet, tids- och energieffektivitet samt miljövänlighet. De främsta fördelarna med Sono-Soxhlet-extraktion är baserade på ökad extraktionseffektivitet, minskad bearbetningstid, lägre lösningsmedelsförbrukning, mångsidighet och bidrag till grön kemi.
Dra nytta av ultraljudsförbättrad Soxhlet-extraktion och kontakta oss för mer information!

Litteratur / Referenser