Надкритична флюїдна екстракція, удосконалена потужним ультразвуком
Ультразвукову екстракцію окремо або в поєднанні з альтернативними методами екстракції, як-от екстракція розчинником або використання екстракторів із надкритичним CO2 , успішно застосовують для вилучення повного спектра канабіноїдів із рослини канабісу (конопель і марихуани). У марихуані основним канабіноїдним компонентом є Δ9-тетрагідроканабінол (Δ9-THC) із його добре відомими психотропними ефектами. Інші важливі канабіноїди з меншою психотропною активністю або без неї містяться як у коноплях, так і в марихуані та включають канабідіолову кислоту (CBDA), канабідіол (CBD), канабігерол (CBG), канабіхромен (CBC), канабінол (CBN) і канабіциклол (CBL), а також інші споріднені гомологи C19.
Надкритичний CO2 в удосконаленій ультразвуком екстракції
Поєднання потужного ультразвуку та надкритичних флюїдних екстракторів (SFE) є високоефективним і чистим методом прискорення та вдосконалення процесів масоперенесення. Масоперенесення між сировиною (наприклад, рослинними матеріалами, як-от листя, квіти, бруньки тощо) і розчинником (наприклад, надкритичним CO2) є обмежувальним чинником у процесах екстракції. Через обмежене масоперенесення ефективність екстракції знижується. Щоб компенсувати недостатню ефективність, потрібно або збільшити тривалість екстракції, або пожертвувати виходом екстракту.
Потужна ультразвукова обробка є добре перевіреною технологією інтенсифікації повільних реакцій завдяки поліпшенню масоперенесення між двома фазами. Завдяки інтенсивним коливанням, зсувним силам і турбулентному перемішуванню потужний ультразвук забезпечує контакт екстракційної сировини з розчинником зі значно більшою інтенсивністю. Це забезпечує вищий вихід екстракту та скорочення тривалості екстракції. Ультразвукова обробка підвищує ефективність екстракції в надкритичних флюїдних екстракторах будь-якого типу:
- збільшуючи вихід екстракту
- скорочуючи тривалість екстракції
- знижуючи необхідний тиск
- підвищуючи загальну виробничу потужність
UIP2000hdT – ультразвуковий екстрактор, який можна приєднати фланцевим з’єднанням до екстракційних колон із надкритичним CO
Ультразвукову інтенсифікацію масоперенесення в процесах екстракції надкритичним CO2 можна легко реалізувати, встановивши високопродуктивний ультразвуковий зонд, наприклад Cascatrode, у надкритичний флюїдний екстрактор. Зонди Hielscher Ultrasonics (також відомі як ультразвукові рупори, сонотроди) можна приєднувати за допомогою стандартного герметичного фланцевого з’єднання; вони також сумісні зі з’єднувачами swedge lock. Це робить монтаж і експлуатацію простими та безпечними. Оскільки всі ультразвукові апарати Hielscher відомі своєю міцністю та здатністю працювати безперервно, після встановлення система потребує мінімального технічного обслуговування.
Ультразвукові апарати та зонди Hielscher доступні для
- маломасштабних / лабораторних надкритичних флюїдних екстракторів
- напівпромислового масштабу
- промислового масштабу
Ультразвуковий екстрактор, інтегрований у систему з надкритичним CO2 для поліпшення масоперенесення. Це підвищує вихід екстракту та знижує тривалість і температуру екстракції.
рисунок і дослідження: Hu et al. 2007
Приклад застосування надкритичного CO2 в екстракції, інтенсифікованій ультразвуком
Екстракція імбиру: Balachandran et al. (2006) досліджували ефективність екстракції надкритичним CO2 за сприяння ультразвуку, використовуючи ультразвуковий апарат Hielscher UIP500hdT. Вони вивчали вплив ультразвуку на надкритичну екстракцію, використовуючи сублімований імбир. «Вихід сполук, що надають імбиру пекучого смаку, значно зростає під впливом ультразвуку, причому наприкінці періоду екстракції приріст сягає до 30%». (Balachandran et al. 2006)
Дізнайтеся більше про ультразвукову екстракцію імбиру!
Зображення частинок імбиру, отримані методом польово-емісійної сканувальної електронної мікроскопії (FESEM). (A) Експерименти без ультразвукової обробки, (B) експерименти з ультразвуковою обробкою за допомогою UIP500hdT .
Зображення та дослідження: Balachandran et al. 2006
- інтенсифікувати масоперенесення під час SFE
- підвищувати вихід екстрактів
- прискорювати екстракцію SFE
- легко працювати за високого тиску
- обробляти різноманітну сировину
- встановлюватися в наявні системи SFE під час їх модернізації
- встановлюватися з гнучким вибором конфігурації
- точно керуватися
- керуватися дистанційно
- безпечно експлуатуватися
Потужні ультразвукові екстрактори для надкритичної флюїдної екстракції
Ультразвукові апарати Hielscher можна легко інтегрувати в будь-який стандартний екстрактор, що використовує надкритичний CO2 , для поліпшення масоперенесення й завдяки цьому підвищення виходу екстракту.
Ультразвукові зонди типу CascatrodeTM особливо придатні для інтеграції в екстрактор із CO2 , оскільки каскатроди Hielscher мають велику площу поверхні, яка створює інтенсивну кавітацію у великих резервуарах систем екстракції з CO2 і завдяки цьому дає змогу легко обробляти великі об’єми. Міцні та надійні промислові ультразвукові процесори Hielscher Ultrasonics можуть забезпечувати дуже високі амплітуди. Амплітуди до 200µm можна легко підтримувати безперервно в режимі роботи 24/7. Для ще вищих амплітуд доступні ультразвукові сонотроди, виготовлені за індивідуальним замовленням. Надійна безперервна робота за високих амплітуд, а також міцність і низька потреба в технічному обслуговуванні ультразвукових екстракторів Hielscher роблять їх ідеальним обладнанням для інтеграції в екстрактори для досліджень і розробок та комерційні екстрактори, що використовують CO2 у надкритичному / докритичному стані.
- стабільно висока продуктивність
- робота в режимі 24/7/365
- точне керування процесом
- міцність
- низька потреба в технічному обслуговуванні
- безпечна та проста експлуатація
- дистанційне керування через браузер
Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну продуктивність наших ультразвукових апаратів:
| Об’єм партії | Об’ємна витрата | Рекомендовані пристрої |
|---|---|---|
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200St, UP400St |
| 0,1–8L | 0,2–2L/min | UIP500hdT |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | більша | кластер пристроїв UIP16000 |
Зв’яжіться з нами! / Запитайте нас!
Література / Джерела
- S. Balachandran, S.E. Kentish, R. Mawson, M. Ashokkumar (2006): Ultrasonic enhancement of the supercritical extraction from ginger. Ultrasonics Sonochemistry
Volume 13, Issue 6, Sept. 2006. 471-479. - Yanxiang Gao, Bence Nagy, Xuan Liu, Béla Simándi, Qi Wang (2009): Supercritical CO2 extraction of lutein esters from marigold (Tagetes erecta L.) enhanced by ultrasound. The Journal of Supercritical Fluids. Volume 49, Issue 3, 2009. 345-350.
- E. Riera, A. Blanco, J. García, J. Benedito, A. Mulet, J. A. Gallego-Juárez, M. Blasco (2010): High-power ultrasonic system for the enhancement of mass transfer in supercritical CO2 extraction processes. Ultrasonics, 50, 2010, 306-309.
- Ai-jun Hu, Shuna Zhao, Hanhua Liang, Tai-qiu Qiu, Guohua Chen (2007): Ultrasound assisted supercritical fluid extraction of oil and coixenolide from adlay seed. Ultrasonics Sonochemistry Volume 14, Issue 2, Feb. 2007. 219-224.
Високопродуктивна ультразвукова техніка! Асортимент продукції Hielscher охоплює весь спектр – від компактного лабораторного ультразвукового апарата через настільні пристрої до повномасштабних промислових ультразвукових систем.