Найефективніший метод екстракції для рослинних компонентів
Ви шукаєте потужну та надійну установку для екстракції для виробництва високоякісних рослинних екстрактів? Тут ви можете знайти порівняння поширених методів екстракції, включаючи ультразвукову екстракцію, надкритичну екстракцію CO2, екстракцію етанолу, мацерацію та інші, а також їх переваги та недоліки.
Ботанічна екстракція за допомогою ультразвуку vs альтернативні методи
Екстракція рослинних компонентів може виконуватися за допомогою різних технік. Однак на ефективність, вихід і якість екстракту значною мірою впливає метод екстракції та протокол, що використовується. Мацерація, надкритична екстракція CO2, перколяція та екстракція за Сокслетом є поширеними методами екстракції, які часто дають недостатні результати екстракції.
Екстракція на основі ультразвуку – це складна ізоляційна техніка, яка перевершує традиційні методи екстракції в кількох пунктах.
Екстракція на основі ультразвуку за допомогою ультразвукового зонда є високоефективним методом вилучення сполук з рослин та інших матеріалів. У порівнянні з іншими методами, такими як мацерація, екстракція CO2, перколяція та мікрохвильова екстракція, екстракція ультразвукового зондового типу перевершує завдяки ряду переваг:
- Швидша екстракція: Екстракція ультразвукового зондового типу дозволяє витягувати сполуки набагато швидше, ніж мацерація і перколяція. Це пов'язано з тим, що ультразвукові хвилі створюють кавітаційні бульбашки в розчиннику, які створюють мікроудари, які допомагають зруйнувати клітинні стінки та швидше вивільнити сполуки.
- Вища врожайність: Екстракція типу ультразвукового зонда може витягти більший вихід сполук, ніж мацерація, екстракція CO2 та перколяція. Це пов'язано з тим, що ультразвукові хвилі допомагають вивільнити більше цільових сполук з матеріалу, що витягується.
- Більш ефективні: Екстракція ультразвукового зондового типу більш ефективна, ніж мацерація, екстракція CO2, перколяція та екстрактори Сокслета, оскільки для екстракції тієї ж кількості сполук потрібно менше розчинника. Це пов'язано з тим, що ультразвукові хвилі сприяють збільшенню розчинності цільових сполук у розчиннику.
- Універсальність: Екстракція ультразвукового зондового типу може використовуватися для вилучення широкого спектру сполук з різних матеріалів, включаючи як гідрофільні, так і гідрофобні сполуки. Це означає, що ультразвук також чудово підходить для виробництва екстрактів повного спектру.
- Низька вартість: Екстракція типу ультразвукового зонда, як правило, дешевша, ніж екстракція CO2, перколяція, мацерація та екстракція Сокслета, оскільки вона не вимагає обладнання високого тиску або трудомісткої праці.
- Екологічно чисті: Ультразвукові зонди дозволяють проводити екологічно чисту екстракцію, оскільки вимагає менше розчинника та енергії порівняно з іншими методами, а також виробляє менше відходів. Хоча ультразвук сумісний з будь-якими розчинниками, завдяки високій ефективності ультразвукових засобів в основному можна уникати токсичних розчинників. Етанол, водний етанол і вода є відмінними розчинниками для ультразвукової ботанічної екстракції.
У порівнянні з традиційними методами ботанічної екстракції, ультразвукова екстракція зондового типу дає значні переваги, що пояснює широке використання ультразвукової екстракції для численних біологічно активних сполук з рослин.
Ботанічний екстракція з Ультразвуковий апарат UP400St
Екстракція високоякісних екстрактів з рослинних компонентів
Для отримання високоякісних ботанічних екстрактів не тільки сировина (рослинна сировина) має вирішальне значення, але й застосовувана техніка екстракції. Рослинні екстракти чутливі до температури, що означає, що вони руйнуються під впливом тепла. Тому дуже важливо вибрати нетермічний метод екстракції.
Підбір розчинника для екстракції є ще одним важливим фактором, який впливає на якість екстракту. Розчинники, такі як гексан, метанол, бутан та інші агресивні хімічні речовини, можуть забруднити екстракт. Незважаючи на те, що розчинники видаляються після екстракції, в кінцевому екстракті можна знайти слідові кількості токсичних розчинників. Вода, спирт, етанол, гліцерин або рослинні олії є безпечними, нетоксичними розчинниками та схвалені FDA для споживання.
Hielscher Ultrasonics пишається тим, що є партнером Eden Ecosystem, піонера на ринку інноваційних методів екстракції та високоякісних натуральних ароматизаторів і ароматизаторів.
Екосистема Eden спеціалізується на виробництві рослинних екстрактів для ароматизаторів, ароматизаторів, косметики та харчових добавок.
Оскільки Eden Ecosystem застосовує лише м'які методи екстракції, такі як ультразвук та екологічно чисті, нетоксичні розчинники, отримані екстракти є абсолютно новими та багатшими.
Накопичивши надзвичайний досвід у програмах ботанічної екстракції, Eden Ecosystem також пропонує консультаційні послуги для сторонніх користувачів та виробників.
Відвідайте веб-сайт екосистеми Eden, щоб дізнатися більше про їхні продукти та послуги!
| Ультразвукова екстракція | Вимочування | Екстракція CO2 | Сокслет | Проникнення | |
|---|---|---|---|---|---|
| Розчинник | Сумісний практично з будь-якими розчинниками | вода, водні та неводні розчинники | БО2 | вода, водні та неводні розчинники | органічні розчинники |
| температура | нетермічна екстракція, Точний контроль температури |
Навколишнього | при нагріванні | температура навколишнього середовища, зрідка застосовується тепло |
вище критичного температура 31°C |
| тиск | обидва, атмосферні або можливий підвищений тиск |
атмосферний | атмосферний | атмосферний | дуже високий тиск (вище критичного тиску 74 бар) |
| Час обробки | Швидкого | дуже повільний | повільний | дуже повільний | Помірний |
| Кількість розчинника | низький високе тверде навантаження рослинної сировини в розчиннику, особливо коли проточна комірка використовується налаштування |
великий | Помірний | великий | великі суми надкритичний CO2 |
| Полярність натурального екстракту | залежність від розчинника; для вилучення неполярних і полярних з'єднань, двоступенева екстракція Рекомендується використовувати два розчинники |
Залежить від розчинника | Залежить від розчинника | Залежить від розчинника | в залежності від тиску (при більш високому тиску більш полярний) |
| Гнучкість / Масштабованість | для періодичного та вбудованого вилучення, Лінійна масштабованість |
тільки пакетна екстракція, обмежена масштабованість |
тільки пакетна екстракція, обмежена масштабованість |
тільки пакетна екстракція, обмежена масштабованість |
тільки пакетна екстракція, обмежена лінійна масштабованість, дуже дорого коштує, |
- високі врожаї,
- Неперевершена якість
- Екстракти повного спектру
- швидкий процес
- Сумісний з будь-яким розчинником
- Простота і безпека в експлуатації
- Лінійна масштабованість
- екологічно чистий
- Швидка рентабельність інвестицій
Покроковий протокол ботанічної екстракції за допомогою ультразвукового зонда
Як витягують біологічно активні сполуки з рослин за допомогою зондового ультразвуку? Нижче ви можете знайти покрокову інструкцію з вилучення фітохімічних речовин і біологічно активних сполук з рослинного матеріалу, такого як листя, пелюстки, плодове тіло, стебла, коріння або кореневища!
- Спочатку рослинну сировину подрібнюють або подрібнюють на дрібні шматочки, щоб збільшити площу поверхні для екстракції.
- Потім рослинний матеріал змішують з розчинником (наприклад, етанолом або водою) для вилучення поліфенолів.
- Потім ультразвук зондового типу використовується для допомоги в процесі екстракції шляхом застосування високоінтенсивних низькочастотних ультразвукових хвиль на частоті приблизно 20 кГц до суміші. Це викликає акустичну кавітацію і швидку вібрацію розчинника, що сприяє розпаду і руйнуванню рослинних клітин і вивільненню біологічно активних речовин, таких як поліфеноли, флавоноїди і вітаміни.
- Потім суміш фільтрують, щоб відокремити тверду рослинну сировину від рідини, що містить екстраговані біологічно активні сполуки.
- Потім рідину випарюють або піддають подальшій обробці для видалення розчинника і концентрації біоактивних молекул.
- Кінцевим продуктом є багатий біологічно активними речовинами екстракт, який можна використовувати в різних сферах застосування, таких як дієтичні добавки, функціональні продукти харчування та косметика.
Примітка: Це огляд процесу, і конкретні умови (розчинник, співвідношення рослинного матеріалу та розчинника, час екстракції, потужність ультразвуку тощо) можуть змінюватися залежно від рослинного джерела та бажаного вмісту біологічно активної речовини.
Як працює ультразвукова екстракція?
Ультразвукова екстракція заснована на принципі роботи ультразвукової акустичної кавітації і являє собою чисто механічну обробку. Подібно до змішувача з високим зсувом, ультразвуковий пристрій створює лише механічні зусилля зсуву в технологічному середовищі. Сама по собі ультразвукова екстракція є нетермічною, безхімічною технікою екстракції.
Що таке акустична кавітація? – Акустична або ультразвукова кавітація виникає, коли ультразвукові хвилі високої потужності низької частоти з'єднуються в суспензію, що складається з рослинного матеріалу в рідині (розчиннику).
Ультразвукові хвилі високої потужності з'єднуються за допомогою ультразвукового процесора зондового типу з ботанічною суспензією. Високоенергетичні ультразвукові хвилі проходять через рідину, створюючи чергування циклів високого / низького тиску, що призводить до явища акустичної кавітації. Акустична або ультразвукова кавітація локально призводить до екстремальних умов, таких як дуже високі перепади тиску та високі сили зсуву. Коли кавітаційні бульбашки вибухають на поверхні твердих речовин (таких як частинки, рослинні клітини, тканини тощо), мікрострумені та міжчастинкові зіткнення породжують такі ефекти, як розпад частинок, сонопорація (перфорація клітинних стінок і клітинних мембран) та руйнування клітин. Крім того, імплозія кавітаційних бульбашок у рідких середовищах створює турбулентність і перемішування, що сприяє перенесенню маси між внутрішньою частиною клітини та навколишнім розчинником. Ультразвукове опромінення є високоефективним способом посилення процесів масообміну, оскільки ультразвукове випромінювання призводить до кавітації та пов'язаних з нею механізмів, таких як рух мікрос струменями рідини, стиснення та декомпресія в матеріалі з подальшим руйнуванням клітинних стінок.
Залежно від сировини, процес ультразвукової екстракції може вимагати високої інтенсивності, наприклад, для руйнування жорстких рослинних клітин або матеріалу з високим вмістом целюлози. Ультразвукові апарати зондового типу можуть генерувати дуже великі амплітуди, що необхідно для генерації ударної кавітації. Hielscher Ultrasonic виробляє високопродуктивні ультразвукові екстрактори, які можуть легко створювати амплітуди 200 мкм у безперервній роботі 24/7. Для ще більш високих амплітуд компанія Hielscher пропонує вказані високоамплітудні сонотроди (зонди).
Для посилення кавітації використовуються ультразвукові реактори та проточні комірки, що працюють під тиском. Зі збільшенням тиску кавітаційні та кавітаційні зсувні сили стають більш руйнівними і тим самим покращують ефекти ультразвукової екстракції.
UIP4000hdT, потужний ультразвуковий процесор потужністю 4 кВт для ботанічного екстракції
Екстракт фітохімічних речовин і біологічно активних сполук за допомогою ультразвуку
Ультразвукова екстракція використовується для вивільнення та виділення широкого спектру біологічно активних сполук (так званих фітохімічних речовин) з рослинних компонентів.
Наведений нижче список дає вам невеликий огляд фітохімічних речовин, що екстрагуються ультразвуком:
- КБД та інші канабіноїди з канабісу та конопель
- терпени
- імбир
- розмарин
- Капсаїцин з перцю чилі
- Кофеїн з кавових зерен
- Астаксантин з водоростей
- Аліцин з часнику
- Катехіни (EGEC) з чаю
- Прополіс
- Еллагітаніни з граната
- Аюрведичні рослинні екстракти
- Нікотин з тютюну
- ефірні масла
- Фітохімічні речовини з кропиви дводомної
- Пектини з шкірки цитрусових фруктів
- Поліфеноли з шкірки манго
- Тараксацин і Тараксастерин з Кульбаби
Розчинники для ультразвукової екстракції
Ультразвукова екстракція сумісна практично з будь-яким розчинником. Найчастіше етанол, вода, суміш етанол/вода, гліцерин і рослинні олії використовуються для екстракції біологічно активних сполук з рослинних компонентів, оскільки ці розчинники вважаються безпечними для споживання та простими у використанні.
Дізнайтеся більше про розчинники, що використовуються для ультразвукової екстракції!
Переваги ультразвукової екстракції етанолу
Етанол є одним з найбільш часто використовуваних розчинників з ультразвуковою екстракцією завдяки своїй безпеці (схвалено FDA для споживання), його ефективності та широкому діапазону платоспроможності. Ультразвукова екстракція етанолу затьмарює інші розчинники та інші технології екстракції економічною ефективністю, лінійною масштабованістю, простотою та безпекою.
Висока ефективність етанолу як розчинника пов'язана з його хімічним складом вуглеводневого хвоста та однієї гідроксильної групи. Такий хімічний склад дозволяє етанолу розчиняти і витягувати дуже широкий спектр речовин, з поліфенолів, флавоноїдів, терпенів, канабіноїдів і ліпідів (масел).
Наприклад, ультразвукова екстракція канабіноїдів етанолом не вимагає вінтеризації (депарафінізації), етапу, необхідного для видалення воску з іншими методами екстракції, такими як екстракція CO2.
Екстракція етанолу проявляє різні ефекти в залежності від температури етанолу. Нагрітий етанол часто використовується для виробництва екстрактів повного спектру дії, які цінуються за ефект антуражу. З іншого боку, крижаний етанол бажано використовувати для виробництва дистилятів рослин або канабісу. Екстракція в крижаному етанолі не вимагає подальшої фільтрації. Оскільки ультразвукова екстракція не є термічною обробкою, її можна використовувати з гарячим/теплим або охолодженим/крижаним етанолом. Ультразвукові реактори з сорочкою допомагають підтримувати задану температуру обробки під час обробки. Цифрове управління та інтелектуальне програмне забезпечення ультразвукового апарату контролює температуру обробки за допомогою роз'ємних датчиків температури та може бути запрограмоване на зупинку або призупинення обробки екстракції, коли температура середовища виходить за межі певного діапазону.
Купуйте найефективніше обладнання для ультразвукової екстракції!
Високопродуктивні екстракційні системи Hielscher Ultrasonics доступні в будь-якому масштабі, від невеликих лабораторій, середніх пілотних масштабів до повністю промислового виробництва в кілька тонн на годину. Залежно від пропускної здатності, ультразвукові екстрактори Hielscher можуть використовуватися в пакетному або безперервному потоковому режимі. Вибір розчинника залишається за вами, так як ультразвукові апарати Hielscher можна використовувати в поєднанні з будь-яким розчинником. Всі апарати для ультразвукової екстракції прості і безпечні в експлуатації. Відповідно до вашої сировини, технологічних потужностей і цільової продуктивності, компанія Hielscher пропонує вам найбільш підходящий ультразвуковий пристрій.
На процеси ультразвукової екстракції впливають сировина, розчинник і пропускна здатність. Різні аксесуари, такі як сонотроди (зонди) різних розмірів і форм, ріжки-бустери, проточні комірки з різним об'ємом і геометрією, вставні датчики температури та тиску та багато інших гаджетів доступні для складання ідеальної ультразвукової установки для вашого процесу екстракції.
Контроль процесу має вирішальне значення для отримання відтворюваного результату. Тому всі цифрові моделі оснащені інтелектуальним програмним забезпеченням, яке дозволяє регулювати, контролювати та переглядати параметри екстракції. Завдяки точному контролю амплітуди, часу ультразвуку та робочих циклів можна досягти оптимальних результатів процесу, таких як чудовий вихід та найвища якість екстракту. Автоматичний запис даних про процес ультразвукового апарату є основою для стандартизації процесу та відтворюваності/повторюваності, які необхідні для належної виробничої практики (GMP).
Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну потужність обробки наших ультразвукових апаратів:
| Об'єм партії | Витрата | Рекомендовані пристрої |
|---|---|---|
| Від 1 до 500 мл | Від 10 до 200 мл/хв | UP100H |
| Від 10 до 2000 мл | Від 20 до 400 мл/хв | UP200Ht, UP400St |
| 0від 1 до 20 л | 0від .2 до 4 л/хв | UIP2000HDT |
| Від 10 до 100 л | Від 2 до 10 л/хв | UIP4000HDT |
| Від 15 до 150 л | Від 3 до 15 л/хв | UIP6000HDT |
| Н.А. | Від 10 до 100 л/хв | UIP16000 |
| Н.А. | Більше | кластер UIP16000 |
Зв'яжіться з нами! / Запитайте нас!
Ультразвуковий гомогенізатор UIP2000hdT (2кВт) з реактором періодичної дії безперервно перемішується
Випадкові факти, які варто знати
Що таке ботанічні екстракти?
Рослинні компоненти, такі як листя, пелюстки, квіти, стебла, коріння та кора, містять потужні біологічно активні сполуки (фітохімікати), які використовуються в харчових продуктах та напоях, дієтичних добавках, терапевтичних та фармацевтичних засобах, а також у косметичних продуктах. Яскравими прикладами рослинних екстрактів є антиоксиданти, вітаміни (наприклад, вітамін А, С, Е, К; вітаміни групи В), білки (наприклад, коноплі, соя), поліфеноли, флавоноїди, терпени, канабіноїди (наприклад, КБД, КБГ, ТГК), олігосахариди та ліпіди (наприклад, омега-3 з насіння льону або насіння конопель).
Антиоксиданти діють як потужний захисний механізм, який запобігає пошкодженню клітин організму від старіння, стресу, запалень і хвороб. Дослідження також показують, що антиоксиданти можуть сприяти посиленню імунної системи та проявляти протиракові властивості. Крім того, антиоксиданти перешкоджають окисленню продуктів і тим самим подовжують їх стабільність і термін зберігання. Тому антиоксиданти додають до багатьох продуктів харчування та напоїв, харчових добавок, лікувальних та косметичних засобів. Дуже яскравими прикладами антиоксидантів є вітамін Е (α-токоферол), вітамін С (аскорбінова кислота), бета-каротин і глутатіон.
Антиоксиданти та інші біологічно активні сполуки можуть бути отримані з природних матеріалів, таких як рослинні компоненти або водорості, або штучно синтезовані. Біологічно активні сполуки, які видобуваються з природного джерела, демонструють більш високу біодоступність, біодоступність і тим самим підвищену ефективність. Тому в якісних добавках використовуються фітохімікати, видобуті природним шляхом.
Як СО2 діє як розчинник?
CO2, нагрітий до температури понад 90 градусів за Фаренгейтом і тиском 1000 фунтів на квадратний дюйм, вважається надкритичним. Надкритичний СО2 буде діяти як розчинник, що розчиняє масла.
Що таке зимівля екстрактів канабісу?
Для того, щоб утеплити сирий екстракт, неочищений екстракт канабісу змішують з етанолом. Після цього розчин поміщають у морозильну камеру для охолодження. Холод дозволяє розділяти сполуки за різницею в температурах їх плавлення і випадання опадів. У процесі охолодження жири та воски з вищою температурою плавлення випадають в осад, а потім можуть бути видалені шляхом фільтрації, центрифугування, декантації або інших процесів розділення. Нарешті, етанол повинен бути видалений з розчину. Це досягається шляхом кип'ятіння. Етанол википає при атмосферному тиску 78,5°С. В кінцевому підсумку виходить чистий рідкий масляний екстракт канабісу.
Харчові переваги антиоксидантів
Антиоксиданти діють як потужний захисний механізм, який запобігає пошкодженню клітин організму від старіння, стресу, запалень і хвороб. Дослідження також показують, що антиоксиданти можуть сприяти посиленню імунної системи та проявляти протиракові властивості.
Антиоксиданти – це молекули, які вловлюють вільні радикали. Вільні радикали та інші активні форми кисню (АФК) утворюються або в результаті регулярних, важливих метаболічних процесів в організмі людини, або із зовнішніх джерел, таких як вплив рентгенівських променів, озону, куріння сигарет, забруднювачів повітря та токсичних хімікатів. Вільні радикали утворюються в багатьох хімічних ланцюгових реакціях в організмі в результаті аеробного метаболізму. Утворення та вплив вільних радикалів є частиною багатьох метаболічних процесів і їх не можна уникнути. Здоровий організм може впоратися з нормальним утворенням вільних радикалів, поглинає їх і перетворює в нешкідливі молекули. Однак під час стресових подій або в шкідливих умовах навколишнього середовища тягар вільних радикалів зростає і сприяє запаленню та старінню. Хороше, здорове харчування забезпечує антиоксиданти, які обеззброюють окислювальні вільні радикали.
Можна виділити дві категорії антиоксидантів: антиоксидантні ферменти (наприклад, супероксиддисмутази, каталаза, глутатіонпероксидаза) і антиоксидантні поживні речовини, які включають вітаміни, мінерали та різні фітохімічні речовини. Нижче наведено кілька класів антиоксидантних поживних речовин:
- вітамін Е (α-токоферол), вітамін С (аскорбінова кислота), бета-каротин
- глутатіон, убіхінол і сечова кислота
- селен
- флавоноїди (поліфенольні пігменти)
Вітамін С, сечова кислота, білірубін, альбумін і тіоли є гідрофільними антиоксидантами, що поглинають радикали, тоді як вітамін Е та убіхінол є ліпофільними антиоксидантами, що поглинають радикали.
ORAC Цінність різних продуктів харчування
Ефективність антиоксидантів у їжі вимірюється як значення ORAC (здатність до абсобансу радикалів кисню). За даними Міністерства сільського господарства США, наступні продукти мають найвищі значення ORAC і, отже, найкращу антиоксидантну дію:
-
- Чорносливу: 5770
- Ізюм: 2830
- Чорниця: 2400
- Ожина: 2036 р
- Капуста: 1770 рік
- Полуниця: 1540
- Шпинат: 1260
- Малина: 1220
- Брюссельська капуста: 980
- Злив: 949
- Паростки люцерни: 930
- Квітки брокколі: 890
- Буряк: 840
- Апельсини: 750
- Червоний виноград: 739
- Червоний болгарський перець: 710
- Вишень: 670
- Ківі фруктів: 602
- Грейпфрут: 483
- Цибуля: 450
Література / Список літератури
- 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.
- Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk (2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
- Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extraction and characterization of proteins from banana (Musa Sapientum L) flower and evaluation of antimicrobial activities. J Food Sci Technol (February 2018) 55(2):658–666.
- Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
- V. Lobo, A. Patil,A. Phatak, N. Chandra (2010): Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacognosy Reviews 2010 Jul-Dec; 4(8): 118–126.
Висока продуктивність в ультразвуку! Асортимент продукції Hielscher охоплює весь спектр, від компактних лабораторних ультразвукових пристроїв і настільних установок до великомасштабних промислових ультразвукових систем.