Ультразвукова екстракція перевершує інші методи за швидкістю

Швидкий процес ультразвукової екстракції та, як наслідок, економія часу при виробництві екстрактів є однією з багатьох переваг ультразвукової екстракції біоактивних сполук із рослин. Ультразвукову екстракцію порівнювали з альтернативними методами екстракції, такими як надкритична екстракція CO2, мацерація, екстракція зворотним холодильником, екстракція за Сокслетом або мікрохвильова екстракція, і результати досліджень підтверджують значну перевагу ультразвукової обробки щодо швидкості екстракції та виходу.

Ультразвукова обробка як швидкий метод екстракції

Ультразвукова екстракція біоактивних сполук відома своїми високими виходами, екстрактами високої якості, коротким часом екстракції, низьким енергоспоживанням та можливістю роботи з дуже м’якими розчинниками. Усі ці фактори сприяють надзвичайній загальній ефективності ультразвукової екстракції біоактивних компонентів із рослинної сировини.
Нижче наведено добірку наукових досліджень, у яких ультразвукову екстракцію (також ультразвукову екстракцію, що супроводжується ультразвуком / UAE) порівнювали з іншими методами екстракції, такими як мацерація, екстракція за Сокслетом, екстракція зворотним холодильником, надкритична екстракція CO₂, та мікрохвильова екстракція.

Ультразвукова екстракція перевершує інші методи екстракції за високою швидкістю (скороченою тривалістю), вищими виходами та вищою якістю екстракту.

Ультразвуковий гомогенізатор UP400St для швидкої екстракції рослинної сировини в режимі партії

Застосування екстракції	Час ультразвукової екстракції	Час альтернативного методу екстракції	Додаткова інформація	Джерело
Екстракція антоціанів із ягід мирту	5 хв	15 хв мікрохвильова	ультразвуковий гомогенізатор UP200S	Gonzalez et al., 2019
Екстракція листя болдо	5–30 хв	15–90 хв мацерація	ультразвуковий гомогенізатор UIP1000hdT «Ми бачимо, що від 5 до 30 хв ультразвукової обробки вихід еквівалентний виходу при звичайній мацерації протягом 15–90 хв: UAE потребує третини часу для екстракції розчинної речовини листя при звичайній мацерації».	Petigny et al., 2013
Екстракція загальних фенолів і флавоноїдів із шавлії	11 хв	30 хв звичайна екстракція з термостатом-шейкером при 60ºC	ультразвукові екстрактори UP100H, UP400S	Dent et al., 2015
Екстракція поліфенолів із листя оливи	21 хв	60хв звичайна екстракція зворотним холодильником	ультразвуковий гомогенізатор UP400S	Dobrinčić et al., 2020
Екстракція біоактивних фенолів із листя мальви лісової (Malva sylvestris)	49 хв 48°C при 110W	5 год екстракція в перемішуваному шарі при 150 об/хв	Ультразвуковий гомогенізатор UP200S Аналіз ВЕРХ показав, що концентрація біоактивних фенолів значно зросла (p≺0,05) за оптимальних умов UAE .	Bimakr et al., 2017
Екстракція ліпідів із насіння зимової дині (Benincasa hispida)	∼36 хв	Надкритична екстракція вуглекислим газом у поєднанні з технікою зміни тиску (SCE-PST) (∼50 хв), надкритична екстракція CO₂ (∼97 хв) та звичайна екстракція за Сокслетом (∼360 хв)	Порівняння надкритичної екстракції вуглекислим газом (sCO₂), ультразвукової екстракції, що супроводжується ультразвуком (UAE), надкритичної екстракції вуглекислим газом у поєднанні з технікою зміни тиску (SCE-PST) та екстракції за Сокслетом показує, що UAE є найбільш ефективним і швидким методом екстракції.	Bimakr et al. (2015)

Ультразвукова екстракція значно ефективніша та швидша за альтернативні методи екстракції, такі як надкритична екстракція вуглекислим газом (SCO2) та екстракція за Сокслетом.

Порівняння надкритичної екстракції вуглекислим газом (sCO₂), ультразвукової екстракції, що супроводжується ультразвуком (UAE), надкритичної екстракції вуглекислим газом у поєднанні з технікою зміни тиску (SCE-PST) та екстракції за Сокслетом показує, що UAE є найбільш ефективним і швидким методом екстракції.

Переваги ультразвукової екстракції рослинної сировини

Висока ефективність екстракції
Превосхідні виходи екстракції
Швидкий процес
Низькі температури
Підходить для екстракції термочутливих сполук
Сумісність із будь-яким розчинником
Низьке енергоспоживання
Екологічний метод екстракції
Простота та безпека експлуатації
Низькі інвестиційні та експлуатаційні витрати
Робота 24/7 у важких умовах

Високопродуктивні ультразвукові екстрактори для швидкої ізоляції сполук

Сучасне ультразвукове обладнання Hielscher забезпечує швидку екстракцію високоякісних біомолекул із рослин. Повний контроль над параметрами процесу, такими як амплітуда, температура, тиск та енерговитрати, дозволяє досягти найбільш ефективних і м’яких умов екстракції, що дають пошкоджені, високоефективні екстракти. Оптимізація параметрів ультразвукової екстракції, таких як розмір частинок сировини, тип розчинника, співвідношення тверда фаза–розчинник та час екстракції, може бути виконана для досягнення найвищої ефективності та найкращих загальних результатів. Оскільки ультразвукова екстракція є нетермічним методом екстракції, можна уникнути термічної деградації біоактивних інгредієнтів, що призводить до превосхідної якості екстракту.
Загалом, такі переваги, як високий вихід, короткий час екстракції, низька температура екстракції та зменшені вимоги до розчинника, роблять ультразвукову обробку переважним методом екстракції.

Ультразвукова екстракція рослинної сировини забезпечує вищий вихід екстракту. Гомогенізатор Hielscher UIP2000hdT потужністю 2000 ватів достатньо потужний, щоб легко проводити екстракцію партій об’ємом від 10 літрів до 120 літрів.

Порівняння ультразвукової та мікрохвильової екстракції показує, що екстракція антоціанів із ягід мирту є більш ефективною за допомогою ультразвукової обробки.

Ультразвукова екстракція перевершує мікрохвильову при екстракції антоціанів із ягід мирту. Ультразвукова обробка втричі швидша за мікрохвильову екстракцію.

Ультразвукова екстракція загальних фенолів і флавоноїдів із шавлії значно швидша за звичайну екстракцію в термостаті-шейкері

Порівняння ультразвукової та звичайної екстракції з термостатом-шейкером показує значне скорочення часу екстракції загальних фенолів і флавоноїдів із шавлії при використанні ультразвукової екстракції. Ультразвукова екстракція потребує лише третини часу екстракції порівняно з термостатом-шейкером.

Ультразвукова екстракція: визнана в лабораторії та промисловості

Ультразвукова екстракція широко застосовується для екстракції будь-яких біоактивних сполук із рослинної сировини, грибів, водоростей, бактерій та клітин ссавців. Ультразвукова екстракція зарекомендувала себе як простий, економічний та високоефективний метод, який перевершує інші традиційні методи екстракції за вищими виходами та коротшою тривалістю обробки.
Завдяки наявності лабораторних, настільних та повністю промислових ультразвукових систем, ультразвукова екстракція на сьогодні є добре визнаною та надійною технологією. Ультразвукові екстрактори Hielscher встановлені по всьому світу на промислових об’єктах для виробництва біоактивних сполук харчового та фармацевтичного класу.
Нижче наведена таблиця дає уявлення про приблизну продуктивність наших ультразвукових гомогенізаторів:

Об’єм партії	Об’ємна витрата	Рекомендовані пристрої
1–500mL	10–200mL/min	UP100H
10–2000mL	20–400mL/min	UP200Ht, UP400St
0,1–20L	0,2–4L/min	UIP2000hdT
10–100L	2–10L/min	UIP4000hdT
н.д.	10–100L/min	UIP16000
н.д.	більше	кластер UIP16000

Зв’яжіться з нами! / Запитайте нас!

Ультразвукові високосердні гомогенізатори використовуються в лабораторних, настільних, пілотних та промислових процесах.

Hielscher Ultrasonics виробляє високоефективні ультразвукові гомогенізатори для змішування, диспергування, емульгування та екстракції в лабораторних, пілотних та промислових масштабах.

Пов’язані теми

Література / Посилання

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.

Факти, які варто знати

Принцип дії ультразвукової екстракції

Ультразвукова екстракція є широко використовуваним методом ізоляції та розділення біоактивних компонентів із рослинної сировини. Оскільки ультразвукова обробка сумісна з будь-яким типом розчинника, процес ультразвукової екстракції можна оптимально спланувати з урахуванням біоактивних сполук (тобто цільових сполук), їхньої полярності, розчинності, термочутливості та інших факторів. Адаптуючи процес ультразвукової обробки спеціально до певної сполуки або різних сполук, можна обрати найідеальнішу конфігурацію для отримання екстракту надзвичайно високої якості.
Ультразвукові хвилі, що вводяться в рідину або суспензію, створюють інтенсивні вібрації та акустичну кавітацію. Акустична, або ультразвукова, кавітація визначається локально виникаючими надзвичайно високими перепадами тиску, зсувними силами та струменями рідини. Ці сили руйнують клітинні стінки, руйнують рослинні клітини та інтенсифікують масоперенесення між внутрішнім середовищем клітини та розчинником. Таким чином, біоактивні інгредієнти ефективно вивільняються в навколишній розчинник, звідки цільові молекули можна легко ізолювати та очистити (наприклад, за допомогою роторного випаровування, парової дистиляції або ВЕРХ).

Ультразвукові руйнувники використовуються для екстракції з фітоджерел (наприклад, рослин, водоростей, грибів)

Ультразвукова екстракція з рослинних клітин: мікроскопічний поперечний зріз (TS) показує механізм дії під час ультразвукової екстракції з клітин (збільшення 2000x)
[джерело: Vilkhu et al. 2011]

Високоефективна ультразвукова технологія! Асортимент продукції Hielscher охоплює повний спектр від компактних лабораторних ультразвукових гомогенізаторів через настільні установки до повністю промислових ультразвукових систем.

Hielscher Ultrasonics виробляє високоефективні ультразвукові гомогенізатори від лабораторного до промислового розміру.