Ultraljudsbehandling överträffar andra extraktionsmetoder i snabbhet

Den snabba ultraljudsextraktionen och den därav följande tidsbesparingen vid extraktproduktion är en av många fördelar med ultraljudsextraktion av bioaktiva föreningar från växter. Ultraljudsextraktion har jämförts vetenskapligt med alternativa extraktionstekniker såsom extraktion med superkritisk CO2, maceration, extraktion under återflöde med uppvärmning, Soxhlet-extraktion och mikrovågsextraktion, och forskningsresultaten visar ultraljudsbehandlingens betydande fördel när det gäller extraktionshastighet och utbyte.

Ultraljudsbehandling som snabb extraktionsmetod

Ultraljudsextraktion av bioaktiva föreningar är välkänd för sina höga utbyten, högkvalitativa extrakt, korta extraktionstid, låga energiförbrukning och möjligheten att använda mycket milda lösningsmedel. Alla dessa faktorer bidrar till den utomordentliga totala effektiviteten hos ultraljudsextraktion av bioaktiva beståndsdelar från växtmaterial.
Nedan finns ett urval av vetenskapliga forskningsrapporter där ultraljudsextraktion (även ultraljudsassisterad extraktion / UAE) jämfördes med andra extraktionstekniker såsom maceration, Soxhlet-extraktion, extraktion under återflöde med uppvärmning, extraktion med superkritisk CO₂ och mikrovågsextraktion.

Ultraljudsextraktion överträffar andra extraktionstekniker genom hög hastighet (kortare tidsåtgång), högre utbyten och högre extraktkvalitet.

Ultraljudsapparaten UP400St för snabb extraktion av växtmaterial i satsdrift

Extraktionstillämpning	Extraktionstid med ultraljud	Extraktionstid med alternativ metod	Ytterligare information	Källa
Extraktion av antocyaniner från myrtenbär	5 min	15 min mikrovågor	ultraljudsapparaten UP200S	Gonzalez et al., 2019
Extraktion av boldoblad	5–30 min	15–90 min maceration	ultraljudsapparaten UIP1000hdT ”Vi kan se att utbytet efter 5 till 30 min ultraljudsbehandling motsvarar utbytet efter 15 till 90 min konventionell maceration: UAE kräver en tredjedel av den tid som konventionell maceration kräver för att extrahera det lösliga materialet i bladen.”	Petigny et al., 2013
Extraktion av totala fenoler och flavonoider från salvia	11 min	30 min konventionell extraktion med skakvattenbad vid 60ºC	ultraljudsextraktorer UP100H, UP400S	Dent et al., 2015
Extraktion av polyfenoler från olivblad	21 min	60min konventionell extraktion under återflöde med uppvärmning	ultraljudsapparaten UP400S	Dobrinčić et al., 2020
Extraktion av bioaktiva fenolföreningar från blad av Malva sylvestris	49 min 48°C vid 110W	5 h extraktion i omrörd bädd vid 150 rpm	Ultraljudsapparaten UP200S HPLC-analys visade att koncentrationen av bioaktiva fenolföreningar ökade signifikant (p≺0,05) när optimala förhållanden användes för UAE .	Bimakr et al., 2017
Extraktion av lipider från frön av vintermelon (Benincasa hispida)	∼36 min	Extraktion med superkritisk koldioxid kombinerad med tryckväxlingsteknik (SCE-PST) (∼50 min), superkritisk CO₂ (∼97 min) och konventionell Soxhlet-extraktion (∼360 min)	En jämförelse av superkritisk koldioxid (sCO₂), ultraljudsassisterad extraktion (UAE), extraktion med superkritisk koldioxid kombinerad med tryckväxlingsteknik (SCE-PST) och Soxhlet-extraktion visar att UAE är den effektivaste och snabbaste extraktionstekniken.	Bimakr et al. (2015)

Ultraljudsextraktion är betydligt effektivare och snabbare än alternativa extraktionstekniker såsom extraktion med superkritisk koldioxid (SCO2) och Soxhlet-extraktion.

En jämförelse av superkritisk koldioxid (sCO₂), ultraljudsassisterad extraktion (UAE), extraktion med superkritisk koldioxid kombinerad med tryckväxlingsteknik (SCE-PST) och Soxhlet-extraktion visar att UAE är den effektivaste och snabbaste extraktionstekniken.

Fördelarna med ultraljudsextraktion av växtmaterial

Hög extraktionseffektivitet
Överlägsna extraktionsutbyten
Snabb process
Låga temperaturer
Lämplig för extraktion av termolabila föreningar
Kompatibel med alla lösningsmedel
Låg energiförbrukning
Miljövänlig extraktionsteknik
Enkel och säker drift
Låga investerings- och driftskostnader
Drift dygnet runt, alla dagar, under krävande förhållanden

Högpresterande ultraljudsextraktorer för snabb isolering av föreningar

Hielschers toppmoderna ultraljudsutrustning möjliggör snabb extraktion av högkvalitativa biomolekyler från växter. Full kontroll över processparametrarna, såsom amplitud, temperatur, tryck och energitillförsel, möjliggör de effektivaste och skonsammaste extraktionsförhållandena, vilket ger oskadade extrakt med hög bioaktivitet. Parametrar för ultraljudsextraktion, såsom råmaterialets partikelstorlek, typen av lösningsmedel, förhållandet mellan fast material och lösningsmedel samt extraktionstiden, kan optimeras för högsta effektivitet och bästa totalresultat. Eftersom ultraljudsextraktion är en icke-termisk extraktionsmetod kan termisk nedbrytning av de bioaktiva beståndsdelarna undvikas, vilket ger överlägsen extraktkvalitet.
Sammantaget gör fördelar såsom högt utbyte, kort extraktionstid, låg extraktionstemperatur och det minskade behovet av lösningsmedel ultraljudsbehandling till den föredragna extraktionsmetoden.

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.

Jämförelsen mellan ultraljuds- och mikrovågsextraktion visar att extraktionen av antocyaniner från myrtenbär är effektivare med ultraljudsbehandling.

Ultraljudsbehandling överträffar mikrovågor vid extraktion av antocyaniner från myrtenbär. Ultraljudsbehandling är tre gånger snabbare än mikrovågsextraktion.

Ultraljudsextraktion av totala fenoler och flavonoider från salvia är signifikant snabbare än konventionell extraktion i skakvattenbad

Jämförelsen mellan ultraljudsextraktion och konventionell extraktion med skakvattenbad visar en signifikant kortare extraktionstid för totala fenoler och flavonoider från salvia när ultraljudsextraktion används. Ultraljudsextraktion kräver endast en tredjedel av extraktionstiden med skakvattenbad.

Ultraljudsextraktion: etablerad i laboratorier och industri

Ultraljudsextraktion används i stor utsträckning för extraktion av alla slags bioaktiva föreningar från växtmaterial, svampar, alger, bakterier och däggdjursceller. Ultraljudsextraktion har etablerats som en enkel, kostnadseffektiv och mycket effektiv metod som överträffar andra traditionella extraktionstekniker genom högre extraktionsutbyten och kortare bearbetningstid.
Med lättillgängliga ultraljudssystem för laboratorier, bänkmodeller och fullskaliga industrisystem är ultraljudsextraktion numera en väletablerad och tillförlitlig teknik. Hielschers ultraljudsextraktorer är installerade i industriella processanläggningar världen över för produktion av bioaktiva föreningar av livsmedels- och läkemedelskvalitet.
Tabellen nedan ger 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!

Ultraljudshomogenisatorer med hög skjuvverkan används för bearbetning i laboratorier, med bänkutrustning samt i pilot- och industriskala.

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

Relaterade ämnen

Litteratur / Referenser

Bimakr, Mandana; Ganjloo, Ali; Zarringhalami, Soheila; Ansarian, Elham (2017): Ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from Malva sylvestris leaves and its comparison with agitated bed extraction technique. Food Science and Biotechnology 26(6); 2017.
Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
Bimakr, Mandana; Abdul Rahman, Russly; Ganjloo, Ali; Taip, Farah; Mohd Adzahan, Noranizan; Sarker, Md Zaidul (2016): Characterization of Valuable Compounds from Winter Melon (Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.) Seeds Using Supercritical Carbon Dioxide Extraction Combined with Pressure Swing Technique. Food and Bioprocess Technology 9, 2016. 396-406.
Bimakr, Mandana, Russly Abdul Rahman, Farah Saleena Taip, Noranizan Mohd Adzahan, Md. Zaidul Islam Sarker, Ali Ganjloo (2012): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Crude Oil from Winter Melon (Benincasa hispida) Seed Using Response Surface Methodology and Evaluation of Its Antioxidant Activity, Total Phenolic Content and Fatty Acid Composition. Molecules 17, No. 10, 2012 11748-11762.
González de Peredo; Ana V., Vázquez-Espinosa, Mercedes; Espada-Bellido, Estrella; Ferreiro-González, Marta; Amores-Arrocha, Antonio; Palma, Miguel; Barbero, Gerardo; Jiménez-Cantizano, Ana (2019): Alternative Ultrasound-Assisted Method for the Extraction of the Bioactive Compounds Present in Myrtle (Myrtus communis L.). Molecules. 2019 Mar 2;24(5):882.
Dent, Maja; Verica, Dragović-Uzelac; Garofulić, Ivona; Bosiljkov, Tomislav; Ježek, Damir; Brncic, Mladen (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chemical and Biochemical Engineering Quarterly 29 (3), 2015.
Dobrinčić, Ana; Maja Repajić, Ivona E. Garofulić, Lucija Tuđen, Verica Dragović-Uzelac; Branka Levaj (2020): Comparison of Different Extraction Methods for the Recovery of Olive Leaves Polyphenols. Processes 8, no. 9, 2020.

Värt att veta

Funktionsprincip för ultraljudsextraktion

Ultraljudsextraktion är en allmänt använd metod för att isolera och separera bioaktiva komponenter från växtmaterial. Eftersom ultraljudsbehandling är kompatibel med alla slags lösningsmedel kan ultraljudsextraktionen utformas optimalt med hänsyn till de bioaktiva föreningarna (dvs. målföreningarna), deras polaritet, löslighet, värmekänslighet och andra faktorer. Genom att anpassa ultraljudsbehandlingen specifikt till en viss förening eller flera föreningar kan det allra lämpligaste upplägget väljas för att erhålla ett extrakt av utomordentligt hög kvalitet.
Ultraljudsvågor som kopplas in i en vätska eller suspension skapar intensiva vibrationer och akustisk kavitation. Akustisk kavitation, även kallad ultraljudskavitation, kännetecknas av lokalt förekommande extremt höga tryckskillnader, skjuvkrafter och vätskestrålar. Dessa krafter bryter sönder cellväggar, slår sönder växtceller och intensifierar massöverföringen mellan cellernas inre och lösningsmedlet. Därigenom frigörs bioaktiva beståndsdelar effektivt till det omgivande lösningsmedlet, varifrån målmolekylerna enkelt kan isoleras och renas (t.ex. genom rotationsindunstning, ångdestillation eller HPLC).

Ultraljudsdisruptorer används för extraktion från växtbaserade källor (t.ex. växter, alger, svampar)

Ultraljudsextraktion från växtceller: det mikroskopiska tvärsnittet (TS) visar verkningsmekanismen vid ultraljudsextraktion från celler (förstoring 2000x)
[källa: Vilkhu et al. 2011]

Högpresterande ultraljudsteknik! Hielschers produktsortiment täcker hela spektrumet från den kompakta ultraljudsapparaten för laboratorier via bänkmodeller till fullskaliga industriella ultraljudssystem.

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer från laboratoriestorlek till industristorlek.