Екстракція гексаном з підвищеною ефективністю за допомогою ультразвуку

Ультразвукова обробка зондового типу може покращити традиційну екстракцію гексаном, інтенсифікуючи процес і роблячи його значно ефективнішим. Ультразвукова екстракція покращує масоперенесення та руйнує клітини, щоб вивільнити цільові біоактивні речовини в розчинник, що призводить до вищих виходів екстракції порівняно лише з традиційними методами. Ультразвукова екстракція є надзвичайно ефективною для збільшення виходу екстракції олії, включаючи ріпакову та лляну олію, що забезпечує високоякісний склад жирних кислот і вищий вміст біоактивних компонентів.

Екстракція гексаном, покращена потужним ультразвуком

Ультразвукова екстракція – це метод інтенсифікації процесу, який може значно покращити процеси екстракції «тверде речовина – рідина» та екстракції розчинниками.

Обмеження традиційної екстракції гексаном

Екстракція гексаном – це поширена техніка, що використовується для виділення органічних сполук, особливо неполярних речовин, з різних джерел, таких як рослини, насіння або ґрунт. Гексан – це вуглеводневий розчинник, який є надзвичайно ефективним для розчинення та екстракції ліпідів, олій та інших неполярних сполук. Гексан широко використовується для екстракції олій завдяки своїй здатності розчиняти неполярні сполуки (наприклад, олії), легкому подальшому відділенню олії та вузькій температурі кипіння (63–69°C).
Однак ефективність процесів екстракції гексаном може сильно варіюватися залежно від сировини та екстракції : Вихід екстракту та час екстракції значною мірою корелюють. Це означає, що для високого виходу екстракту потрібен довший час утримання біомаси в розчиннику гексану. Іншим обмежувальним фактором часто є недостатнє проникнення гексану в матрицю біомаси. Жорсткі клітинні структури переважно змочуються гексаном на поверхні, тоді як внутрішня частина клітини лише частково контактує з гексаном. Таке недостатнє проникнення призводить до неповного процесу екстракції, оскільки цільові речовини, такі як ліпіди (тобто жирні кислоти, жири, олії), залишаються всередині клітинної матриці.

Рішення: Екстракція гексаном, інтенсифікована ультразвуком

Ультразвукова обробка зондового типу, також відома як ультразвукова обробка зондом, – це метод, який використовує високі інтенсивності ультразвукових хвиль для створення бульбашок акустичної кавітації в рідкому середовищі. Ці бульбашки швидко колапсують, генеруючи інтенсивні локалізовані енергетичні поля та створюючи мікротурбулентності та високі зсувні сили всередині розчинника.
Завдяки цим енергонасиченим умовам, створеним ультразвуком, ультразвукова обробка зондового типу може інтенсифікувати та покращити процес екстракції гексаном кількома способами:

• Посилене масоперенесення: Ультразвукова обробка посилює масоперенесення між твердим зразком і розчинником. Мікротурбулентність та швидкий колапс кавітаційних бульбашок створюють сильні зсувні сили та локалізовані зміни тиску. Це руйнує граничний шар навколо твердого зразка, сприяючи вивільненню цільових сполук у розчинник, тим самим покращуючи ефективність екстракції.
• Прискорена екстракція: Ультразвукова обробка прискорює кінетику екстракції, збільшуючи площу контакту між розчинником і твердим зразком. Кавітаційні бульбашки забезпечують перемішування та створюють гомогенізовану суміш, гарантуючи, що розчинник вступає в тісний контакт з усією поверхнею твердого матеріалу, що призводить до швидших швидкостей екстракції.
• Руйнування клітинних структур: При екстракції з рослинної сировини ультразвукова обробка може руйнувати клітинні структури, такі як клітинні стінки та мембрани, сприяючи вивільненню внутрішньоклітинних компонентів. Це дозволяє більш ефективно екстрагувати ліпіди та інші цільові сполуки, які можуть бути замкнені всередині клітин.
• Зменшений час екстракції: Поєднуючи посилене масоперенесення та прискорену кінетику екстракції, ультразвукова обробка зондового типу може значно скоротити час екстракції, необхідний для отримання бажаного виходу. Це може бути особливо корисним при обробці великих об’ємів зразків або роботі із застосуваннями, чутливими до часу.

Завдяки цим покращеним факторам процесу, ультразвукова обробка зондового типу може значно посилити екстракцію гексаном. Ультразвукову екстракцію гексаном можна оптимізувати на основі конкретних сполук і об’ємів, що екстрагуються. Інтенсивність ультразвуку (амплітуда), тривалість, температура, тиск і налаштування екстракції можна регулювати для досягнення оптимальних виходів екстракту протягом скороченого періоду екстракції.

• Олія водоростей
• Рослинні олії (соя, льон, ріпак, соняшник, рисові висівки тощо)
• Ефірні олії
• Каріофілен
• Ванільна олеорезина з ванільних бобів
• Лютеїн з яєчного жовтка
• Астаксантин з водоростей
• Знежирення комах

Екстракція Сокслета, інтенсифікована ультразвуком, з використанням гексану як розчинника

Екстракція Сокслета, інтенсифікована ультразвуком, – це процес, який поєднує традиційну екстракцію Сокслета з ультразвуковими хвилями для покращення ефективності процесу екстракції. Екстракція Сокслета – це процедура, яка зазвичай використовується в лабораторіях та для виробництва менших об’ємів екстрактів, таких як ефірні олії або певні біоактивні сполуки.
Гексан є поширеним розчинником для цього процесу, оскільки він ефективний для екстракції ліпідів з різних джерел, включаючи насіннєві олії, олію водоростей, а також ліпідні біоактивні сполуки. Ультразвукова обробка руйнує клітинні структури та сприяє екстракції «тверде речовина – рідина» за рахунок посиленого масоперенесення та вивільнення сполук у розчинник. Оскільки розчинник, такий як гексан, може краще проникати в твердий матеріал та ефективно розчиняти олії (ліпіди, жирні кислоти). Отже, процес екстракції прискорюється, скорочуючи час, необхідний для екстракції бажаних сполук. Крім того, використання ультразвуку може зменшити кількість необхідного розчинника, роблячи його більш екологічно чистим варіантом.

Ультразвукова екстракція дозволяє використовувати м’якіші, нетоксичні розчинники

Ультразвукова обробка не лише покращує екстракцію гексаном, вона також дозволяє використовувати м’якіші, нетоксичні розчинники, такі як етанол, водний розчин етанолу, вода або природні глибокі евтектичні розчинники (DES, NADES). Високоефективне руйнування клітин та масоперенесення, забезпечувані ультразвуковими екстракторами зондового типу, дають чудові результати з використанням м’якших розчинників. Таким чином, ультразвукова екстракція в поєднанні з м’якшими, нетоксичними, більш екологічно чистими розчинниками забезпечує високоякісні харчові екстракти, економію коштів та «зелений» процес екстракції.

Високопродуктивні ультразвукові системи для покращеної екстракції гексаном

Hielscher Ultrasonics розробляє, виробляє та постачає високоефективні ультразвукові екстрактори, які можна легко інтегрувати в існуючі установки для екстракції гексаном або екстрактори Сокслета. Окрім постачання, монтажу та сервісного обслуговування, Hielscher консультує та супроводжує своїх клієнтів під час випробувань на доцільність, оптимізації процесу та проєктування заводу до фінального встановлення та введення в експлуатацію процесу екстракції.
Основними перевагами ультразвукових систем Hielscher є повний контроль процесу, лінійна масштабованість та здатність усіх промислових ультразвукових процесорів забезпечувати дуже високі амплітуди. Амплітуди до 200µm можна легко підтримувати в режимі безперервної роботи 24/7. Високі амплітуди особливо важливі, коли йдеться про екстракцію з жорсткіших клітинних структур, таких як насіння та ядра.
Наші технічні спеціалісти та наша повністю обладнана лабораторія процесів допоможуть вам знаннями та рекомендаціями!

Розробка, виробництво та консалтинг – якість, зроблена в Німеччині

Ультразвукові системи Hielscher відомі своїми найвищими стандартами якості та дизайну. Надійність та простота експлуатації дозволяють плавно інтегрувати наші ультразвукові системи в промислові об’єкти. Жорсткі умови та вимогливі середовища легко витримуються ультразвуковими системами Hielscher.

Hielscher Ultrasonics – це компанія, сертифікована за ISO, яка приділяє особливу увагу високоефективним ультразвуковим системам, що характеризуються передовими технологіями та зручністю використання. Звичайно, ультразвукові системи Hielscher відповідають вимогам CE та вимогам UL, CSA і RoHs.

Нижче наведена таблиця дає уявлення про приблизну пропускну здатність наших ультразвукових систем: