Ultraljud konkurrerar ut andra extraktionsmetoder med hastighet
Den snabba förfarandet för ultraljud extraktion och därav resulterande tidsbesparingar i extrakt produktion är en av många fördelar med ultraljud extraktion av bioaktiva föreningar från växter. Ultraljud extraktion har vetenskapligt jämförts med alternativa extraktionstekniker såsom superkritisk CO2-extraktion, maceration, värme-reflux, Soxhlet eller mikrovågsextraktion och forskningsresultat bevisar den betydande fördelen med ultraljud när det gäller extraktionshastighet och utbyte.
Ultraljud som snabb extraktion förfarande
Ultraljud extraktion av bioaktiva föreningar är välkänt för sina höga utbyten, högkvalitativa extrakt, korta extraktionstid, låga energiförbrukning och förmågan att arbeta med mycket milda lösningsmedel. Alla dessa faktorer bidrar till den extraordinära övergripande effektiviteten av ultraljud extraktion av bioaktiva beståndsdelar från växtmaterial.
Nedan hittar du ett urval av vetenskapliga forskningsrapporter, där ultraljudsextraktion (även ultraljudsassisterad extraktion / UAE) jämfördes med andra extraktionstekniker såsom maceration, Soxhlet, värmereflux, superkritisk kolmonoxid2och mikrovågsextraktion.
Ultraljud UP400St för höghastighetsutvinning av växter i batchläge
| Applikation för extraktion | Ultraljud extraktionstid | Alternativ extraktionsmetod tid | Ytterligare information | Källa |
|---|---|---|---|---|
| Antocyaninextraktion från myrtenbär | 5 minuter | 15 minuter mikrovåg |
Ultraljud UP200S | Gonzalez et al., 2019 |
| Boldo lämnar extraktion | 5-30 minuter | 15-90 minuter Maceration |
Ultraljudsapparat UIP1000hdT "Vi kan se att från 5 till 30 minuters ultraljudsbehandling motsvarar utbytet av konventionell maceration vid 15 till 90 minuter: UAE Det tar en tredjedel av tiden att extrahera det lösliga materialet i bladen vid konventionell maceration." |
Petigny et al., 2013 |
| Extraktion av totala fenoler och flavonoider från salvia | 11 minuter | 30 minuter konventionell extraktion med vattenbadsshaker vid 60ºC |
Ultraljud extraktorer UP100H, UP400S |
Dent et al., 2015 |
| Extraktion av polyfenoler av olivblad | 21 minuter | 60 minuter Konventionell värme-reflux-extraktion |
Ultraljud UP400S | Dobrinčić et al., 2020 |
| Extraktion av bioaktiva fenoler från Malva sylvestris-blad | 49 minuter 48°C vid 110W |
5 h Utsug av omrörd bädd vid 150 varv per minut |
Ultraljud UP200S HPLC-analys visade att koncentrationen av bioaktiva fenoler ökade signifikant (p≺0,05) under den optimala UAE Villkor. |
Bimakr et al., 2017 |
| Extraktion av lipider från frö av vintermelon (Benincasa hispida) | ∼36 minuter | Superkritisk koldioxidextraktion i kombination med trycksvängningsteknik (SCE-PST) (∼50 minuter), superkritisk CO2 (∼97 minuter) och konventionell Soxhlet-extraktion (∼360 minuter) | Jämförelse av superkritisk koldioxid (sCO2), ultraljudsassisterad extraktion (UAE), superkritisk koldioxidextraktion i kombination med trycksvängningsteknik (SCE-PST) och Soxhlet-extraktionen visar att Förenade Arabemiraten är den mest effektiva och snabbaste utvinningstekniken. | Bimakr et al. (2015) |
Jämförelse av superkritisk koldioxid (sCO2), ultraljudsassisterad extraktion (UAE), superkritisk koldioxidextraktion i kombination med trycksvängningsteknik (SCE-PST) och Soxhlet-extraktionen visar att UAE är den mest effektiva och snabbaste extraktionstekniken.
- Hög utsugningseffektivitet
- Överlägsen utvinningsavkastning
- Snabb process
- Låga temperaturer
- Lämplig för att extrahera termolabila föreningar
- Kompatibel med alla lösningsmedel
- Låg energiförbrukning
- Grön extraktionsteknik
- Enkel och säker drift
- Låga investerings- och driftskostnader
- 24/7 drift under tung drift
Högpresterande ultraljudsutsug för expressisolering av föreningar
Hielschers toppmoderna ultraljudsutrustning möjliggör en snabb extraktion av högkvalitativa biomolekyler från växter. Full kontroll över processparametrarna såsom amplitud, temperatur, tryck och energitillförsel möjliggör de mest effektiva och mildaste extraktionsförhållandena som producerar oskadade, mycket bioaktiva extrakt. Optimering av ultraljudsextraktionsparametrar såsom råmaterialpartikelstorlek, lösningsmedelstyp, förhållande mellan fast och lösningsmedel och extraktionstid kan optimeras för högsta effektivitet och bästa övergripande resultat. Eftersom ultraljud extraktion är en icke-termisk extraktionsmetod kan termisk nedbrytning av de bioaktiva ingredienserna undvikas vilket resulterar i överlägsen extraktkvalitet.
Sammantaget, fördelar såsom hög avkastning, kort extraktionstid, låg extraktionstemperatur, och den minskade lösningsmedelskraven gör ultraljudsbehandling till den föredragna extraktionsmetoden.
Ultraljud konkurrerar ut mikrovågor i antocyaninextraktion från myrtenbär. Ultraljudsbehandling är tre gånger snabbare än mikrovågsextraktion.
Jämförelsen av ultraljud vs konventionell med en vattenbadsshaker visar en signifikant minskad extraktionstid för totala fenoler och flavonoider från salvia när ultraljudsextraktion används. Ultraljudsextraktion kräver endast en tredjedel av extraktionstiden med en vattenbadsshaker.
Ultraljud extraktion: Etablerad i labb och industri
Ultraljud extraktion används i stor utsträckning för extraktion av någon form av bioaktiv förening från växter, svampar, alger, bakterier och däggdjursceller. Ultraljud extraktion har etablerats som en enkel, kostnadseffektiv och mycket effektiv som utmärker sig andra traditionella extraktionstekniker genom högre extraktionsutbyten och kortare bearbetningstid.
Med labb, bänkskivor och helt industriella ultraljudssystem lättillgängliga är ultraljudsextraktion numera en väletablerad och pålitlig teknik. Hielscher ultraljudsextraktorer installeras över hela världen i industriella bearbetningsanläggningar för produktion av bioaktiva föreningar av livsmedels- och läkemedelskvalitet.
Tabellen nedan ger dig en indikation på den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater:
| Batchvolym | Flöde | Rekommenderade enheter |
|---|---|---|
| 1 till 500 ml | 10 till 200 ml/min | UP100H |
| 10 till 2000 ml | 20 till 400 ml/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 100 L/min | UIP16000 |
| N.A. | Större | kluster av UIP16000 |
Kontakta oss! / Fråga oss!
Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer för blandningsapplikationer, dispersion, emulgering och extraktion i labb-, pilot- och industriell skala.
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.
Fakta som är värda att veta
Arbetsprincip för ultraljudsextraktion
Ultraljud extraktion är en allmänt använd metod för att isolera och separera bioaktiva komponenter från växtmaterial. Eftersom ultraljudsbehandling är kompatibel med någon form av lösningsmedel, kan ultraljudsextraktionsförfarandet vara optimalt utformat när det gäller bioaktiva föreningar (dvs. de riktade föreningarna), deras polaritet, löslighet, värmekänslighet och andra faktorer. Anpassa ultraljudsbehandlingsprocessen specifikt till en viss förening eller olika föreningar, den mest idealiska inställningen kan väljas för att få ett extrakt av utomordentligt hög kvalitet.
Ultraljudsvågor kopplade till en vätska eller slurry skapar intensiva vibrationer och akustisk kavitation. Akustisk aka ultraljudskavitation bestäms av lokalt förekommande extremt höga tryckskillnader, skjuvkrafter och vätskestrålar. Dessa krafter bryter ner cellväggar, stör växtceller och intensifierar massöverföringen mellan cellens inre och lösningsmedel. Därigenom frisätts bioaktiva ingredienser effektivt i det omgivande lösningsmedlet, varifrån målmolekyler lätt kan isoleras och renas (t.ex. genom rotoravdunstning, ångdestillation eller HPLC).
Ultraljudsextraktion från växtceller: den mikroskopiska tvärsnittet (TS) visar verkningsmekanismen under ultraljudsextraktion från celler (förstoring 2000x)
[källa: Vilkhu et al. 2011]
Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer från labb till industriell storlek.