Ultrasonication loại thăm dò có thể cải thiện khai thác hexane thông thường bằng cách tăng cường quá trình và làm cho nó hiệu quả hơn đáng kể. Khai thác siêu âm cải thiện chuyển khối lượng và phá vỡ các tế bào để giải phóng các chất hoạt tính sinh học được nhắm mục tiêu vào dung môi, dẫn đến năng suất khai thác cao hơn so với các phương pháp thông thường một mình. Khai thác hỗ trợ siêu âm có hiệu quả cao trong việc tăng năng suất khai thác dầu, bao gồm dầu hạt cải và dầu hạt lanh, dẫn đến thành phần axit béo chất lượng cao và hàm lượng các thành phần hoạt tính sinh học cao hơn.

Khai thác Hexane được cải thiện bằng siêu âm điện

Khai thác siêu âm là một phương pháp tăng cường quá trình có thể cải thiện đáng kể quá trình khai thác rắn-lỏng và dung môi.

Hạn chế của chiết xuất Hexane thông thường

Chiết xuất hexane là một kỹ thuật phổ biến được sử dụng để chiết xuất các hợp chất hữu cơ, đặc biệt là các chất không phân cực, từ nhiều nguồn khác nhau như thực vật, hạt giống hoặc đất. Hexane là một dung môi hydrocarbon có hiệu quả cao trong việc hòa tan và chiết xuất lipid, dầu và các hợp chất không phân cực khác. Hexane được sử dụng rộng rãi để chiết xuất dầu vì khả năng hòa tan của nó đối với các hợp chất không phân cực (ví dụ: dầu), tách dầu dễ dàng sau đó và điểm sôi hẹp (63-69 ° C).
Tuy nhiên, hiệu quả của quá trình chiết xuất hexane có thể thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào nguyên liệu thô và chiết xuất: Năng suất chiết xuất và thời gian chiết xuất phần lớn tương quan. Điều này có nghĩa là để có năng suất chiết xuất cao, cần có thời gian lưu giữ sinh khối trong dung môi hexane lâu hơn. Một yếu tố hạn chế khác thường là sự xâm nhập không đủ của hexane vào ma trận của sinh khối. Cấu trúc tế bào cứng chủ yếu được làm ướt bằng hexane trên bề mặt, trong khi bên trong tế bào chỉ tiếp xúc một phần với hexane. Sự thâm nhập không đủ như vậy dẫn đến một quá trình chiết xuất không hoàn chỉnh vì các chất được nhắm mục tiêu như lipid (tức là axit béo, chất béo, dầu) vẫn còn trong bên trong ma trận tế bào.

Giải pháp: Khai thác hexane tăng cường siêu âm

Sonication loại đầu dò, còn được gọi là sonication thăm dò siêu âm, là một phương pháp sử dụng sóng siêu âm cường độ cao để tạo ra bong bóng cavitation âm thanh trong môi trường lỏng. Những bong bóng này sụp đổ nhanh chóng, tạo ra các trường năng lượng cục bộ cường độ cao và tạo ra các nhiễu loạn vi mô và lực cắt cao trong dung môi.
Do những điều kiện dày đặc năng lượng được tạo ra siêu âm, sonication loại đầu dò có thể tăng cường và cải thiện quá trình khai thác hexane theo nhiều cách:

• Tăng cường truyền khối lượng: Sonication tăng cường chuyển khối lượng giữa mẫu rắn và dung môi. Sự nhiễu loạn vi mô và sự sụp đổ nhanh chóng của bong bóng xâm thực tạo ra lực cắt mạnh và thay đổi áp suất cục bộ. Điều này phá vỡ lớp ranh giới xung quanh mẫu rắn, thúc đẩy giải phóng các hợp chất đích vào dung môi, do đó cải thiện hiệu quả chiết xuất.
• Khai thác nhanh: Sonication tăng tốc động học chiết bằng cách tăng diện tích tiếp xúc giữa dung môi và mẫu rắn. Các bong bóng xâm thực cung cấp sự khuấy trộn và tạo ra hỗn hợp đồng nhất, đảm bảo rằng dung môi tiếp xúc gần với toàn bộ bề mặt của vật liệu rắn, dẫn đến tốc độ chiết xuất nhanh hơn.
• Phá vỡ cấu trúc tế bào: Trong khai thác dựa trên thực vật, sonication có thể phá vỡ các cấu trúc tế bào, chẳng hạn như thành tế bào và màng, tạo điều kiện cho việc giải phóng các thành phần nội bào. Điều này cho phép chiết xuất lipid và các hợp chất mục tiêu khác hiệu quả hơn có thể được bao bọc trong các tế bào.
• Giảm thời gian khai thác: Bằng cách kết hợp sự gia tăng khối lượng truyền và động học khai thác tăng tốc, sonication loại đầu dò có thể làm giảm đáng kể thời gian khai thác cần thiết để đạt được năng suất mong muốn. Điều này có thể đặc biệt có lợi khi xử lý khối lượng lớn mẫu hoặc làm việc với các ứng dụng nhạy cảm với thời gian.

Do các yếu tố quá trình được cải thiện, ultrasonication loại thăm dò có thể tăng cường khai thác hexane đáng kể. Việc khai thác hexane siêu âm có thể được tối ưu hóa dựa trên các hợp chất và khối lượng cụ thể được chiết xuất. Cường độ siêu âm (biên độ), thời gian, nhiệt độ, áp suất và thiết lập chiết xuất có thể được điều chỉnh để đạt năng suất chiết xuất tối ưu trong thời gian chiết xuất rút ngắn.

• dầu tảo
• Dầu thực vật (đậu nành, hạt lanh, hạt cải dầu, hướng dương, cám gạo, v.v.)
• Tinh dầu
• Caryophyllene
• Vanilla oleoresin từ vỏ quả Vanilla
• Lutein từ lòng đỏ trứng
• Astaxanthin từ tảo
• Khử mỡ của côn trùng

Ultrasonically-Intensified Soxhlet Extraction sử dụng Hexane làm dung môi

Khai thác Soxhlet tăng cường siêu âm là một quá trình kết hợp khai thác Soxhlet truyền thống với sóng siêu âm để nâng cao hiệu quả của quá trình khai thác. Soxhlet extractio là một thủ tục thường được sử dụng trong các phòng thí nghiệm và để sản xuất khối lượng chiết xuất nhỏ hơn, chẳng hạn như tinh dầu hoặc một số hợp chất hoạt tính sinh học.
Hexane là một dung môi thường được sử dụng cho quá trình này, vì nó có hiệu quả trong việc chiết xuất lipid từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm dầu hạt, dầu tảo cũng như các hợp chất hoạt tính sinh học dựa trên lipid. Ultrasonication phá vỡ cấu trúc tế bào và thúc đẩy việc khai thác chất rắn-lỏng bằng cách tăng khối lượng chuyển giao và giải phóng các hợp chất vào dung môi. Vì dung môi như hexane có thể thâm nhập vào vật liệu rắn tốt hơn và hòa tan các loại dầu (lipid, axit béo) một cách hiệu quả. Do đó, quá trình chiết xuất được đẩy nhanh, giảm thời gian cần thiết để chiết xuất các hợp chất mong muốn. Ngoài ra, việc sử dụng siêu âm có thể làm giảm lượng dung môi cần thiết, làm cho nó trở thành một lựa chọn thân thiện với môi trường hơn.

Khai thác siêu âm cho phép sử dụng các dung môi nhẹ hơn, không độc hại

Ultrasonication không chỉ cải thiện khai thác hexane, nó cũng cho phép sử dụng dung môi nhẹ hơn, không độc hại như ethanol, ethanol nước, nước hoặc dung môi eutectic sâu tự nhiên (DES, NADES). Sự gián đoạn tế bào có hiệu quả cao và chuyển khối lượng được cung cấp bởi các máy chiết xuất loại đầu dò siêu âm cho kết quả tuyệt vời bằng cách sử dụng dung môi nhẹ hơn. Qua đó, khai thác siêu âm kết hợp với dung môi nhẹ hơn, không độc hại, thân thiện với môi trường cho phép chiết xuất thực phẩm chất lượng cao, tiết kiệm chi phí và quá trình khai thác xanh.

Ultrasonicators hiệu suất cao để cải thiện khai thác hexane

Hielscher Ultrasonics thiết kế, sản xuất và cung cấp máy vắt siêu âm hiệu suất cao, có thể dễ dàng tích hợp vào các cơ sở khai thác hexane hiện có hoặc máy vắt Soxhlet. Bên cạnh dịch vụ cung cấp, lắp đặt, bảo trì, Hielscher tư vấn và hướng dẫn khách hàng của mình trong quá trình thử nghiệm tính khả thi, tối ưu hóa quy trình và thiết kế nhà máy đến lắp đặt và vận hành cuối cùng của quá trình khai thác.
Ưu điểm chính của Hielscher ultrasonicators là kiểm soát quá trình đầy đủ, khả năng mở rộng tuyến tính, và khả năng của tất cả các bộ vi xử lý siêu âm công nghiệp để cung cấp biên độ rất cao. Biên độ lên đến 200μm có thể dễ dàng chạy liên tục trong hoạt động 24/7. Biên độ cao đặc biệt quan trọng, khi nói đến việc chiết xuất các cấu trúc tế bào cứng hơn như hạt và hạt.
Nhân viên kỹ thuật của chúng tôi và phòng thí nghiệm quy trình được trang bị đầy đủ của chúng tôi sẽ hỗ trợ bạn với kiến thức và hướng dẫn!

Thiết kế, Sản xuất và Tư vấn – Chất lượng Sản xuất tại Đức

Hielscher ultrasonicators nổi tiếng với chất lượng cao nhất và tiêu chuẩn thiết kế. Mạnh mẽ và hoạt động dễ dàng cho phép tích hợp trơn tru của ultrasonicators của chúng tôi vào các cơ sở công nghiệp. Điều kiện khắc nghiệt và môi trường đòi hỏi khắt khe dễ dàng được xử lý bởi ultrasonicators Hielscher.

Hielscher Ultrasonics là một công ty được chứng nhận ISO và đặc biệt nhấn mạnh vào ultrasonicators hiệu suất cao có công nghệ hiện đại và thân thiện với người dùng. Tất nhiên, Hielscher ultrasonicators là CE tuân thủ và đáp ứng các yêu cầu của UL, CSA và RoHs.

Bảng dưới đây cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của máy siêu âm: